CN205614663U - 大幅度柔性抓取机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人，特别是用于实现物料搬运功能的笛卡尔坐标式伺服电机驱动的机器人。一种大幅度柔性抓取机器人，包括：X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台、手臂、一号电机、一号同步驱动轴、二号电机、二号驱动轴、尼龙拖链、一号谐波减速器、二号谐波减速器；所述Z轴滑台固连于所述Y轴滑台的Y滑台上；所述手臂的下部固连所述机械手爪，所述机械手爪包括：三爪气缸、圆柱手指；所述三爪气缸的执行器上固连所述圆柱手指。由于所述滑块和所述导轨可以产生相对运动，为本实用新型大幅度柔性抓取机器人获取了较大幅度的柔性。当所述圆柱手指和工件要发生刚性碰撞时，所述导轨将相对于所述滑块向上运动，从而避免了事故的发生。

Description

大幅度柔性抓取机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，特别是用于实现物料搬运功能的笛卡尔坐标式伺服电机驱动的机器人。

背景技术

机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动化生产设备，工业机器人是机器人的一个重要分支。机器人是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。工业机器人是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重老的以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用机器人实现自动化生产，从而保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。传统的机械加工实践中，对加工材料的输送需要人工操作，既耗费大量的人力和物力，还可能会产生一些不安全的因素，且达不到输送要求，因此对加工材料的自动化输送具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种大幅度柔性抓取机器人，使用本实用新型一种大幅度柔性抓取机器人，能够实现机械制造过程中对物料的搬运操作，所述机器人采用龙门式的对称结构，受力状态良好，使用寿命长。

一种大幅度柔性抓取机器人，包括：X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台、手臂、一号电机、一号同步驱动轴、二号电机、二号驱动轴、 尼龙拖链、一号谐波减速器、二号谐波减速器；

所述X轴滑台为相互平行布置，两个所述X轴滑台之间用所述一号同步驱动轴连接，所述X轴滑台上固连所述一号谐波减速器，所述一号谐波减速器上固连所述一号电机；

所述Y轴滑台为相互平行布置，两个所述Y轴滑台之间用所述二号驱动轴连接，所述Y轴滑台在上固连所述二号谐波减速器，所述二号谐波减速器上固连所述二号电机，所述Y轴滑台固连于所述X轴滑台的X滑台上；

所述Z轴滑台固连于所述Y轴滑台的Y滑台上，所述手臂固连于所述Z轴滑台的Z滑台上；所述手臂包括：滑块、机械手爪、导轨；

所述Z滑台上固连滑块，所述滑块上活动连接导轨、所述导轨的下端部固连法兰板，挡板固连于所述导轨的上端部；

所述法兰板的下部固连所述机械手爪，所述机械手爪包括：三爪气缸、圆柱手指；所述三爪气缸的执行器上固连所述圆柱手指。

更具体地，所述X轴滑台上所述X滑台的运动方向和X轴方向同向，所述Y轴滑台上所述Y滑台的运动方向和Y轴方向同向，所述Z轴滑台上所述Z滑台的运动方向和Z轴方向同向。

更具体地，所述X轴滑台、Y轴滑台边上分别设置用于容纳导线的尼龙拖链。

更具体地，所述X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台采用线性模组制作。在线性模组的两头设置有同步带轮，中间用同步带连接，用同步带带动滑块的滑动。该种线性模组在市场上有技术成熟的成品。采用这种方式构建的大幅度柔性抓取机器人，由于线性模组的技术成熟、精度高，可以直接购买获得，从而大大缩短了制造周期，为开发提供诸多好处。

和传统技术相比，本实用新型的有益效果是：

所述X轴滑台上固连所述一号谐波减速器，所述一号谐波减速器上固连所述一号电机，经过所述一号谐波减速器后所述X轴滑台的驱动力进行了放大。所述一号电机驱动所述X滑台沿所述笛卡尔坐标系的X轴方向运动。

同理，所述Y轴滑台在上固连所述二号谐波减速器，所述二号谐波减速器上固连所述二号电机，所述Y轴滑台固连于所述X轴滑台的X滑台上。经过所述二号谐波减速器后所述Y轴滑台的驱动力进行了放大。所述二号电机驱动所述Y轴滑台上的所述Y滑台沿所述笛卡尔坐标系的Y轴方向运动。

所述Y轴滑台的数量为两个，所述Y轴滑台为相互平行布置，是的所述Y轴滑台的刚性更好，运动性能更加稳定。

所述X轴滑台的数量为两个，采用平行的布置方式，布置于所述Y轴滑台的两端，使得本实用新型大幅度柔性抓取机器人构成龙门结构，可以获得更好的刚性和更稳定的运动性能。

所述手臂固连于所述Z轴滑台的Z滑台上，所述Z轴滑台驱动所述手臂沿所述笛卡尔坐标系的Z轴方向运动。

所述法兰板的下部固连所述机械手爪，所述机械手爪包括：三爪气缸、圆柱手指；所述三爪气缸的执行器上固连所述圆柱手指。所述机械手爪适用于抓取圆形物体，比如可以从圆形内孔中，或者圆柱形外形上，抓取物体。所述三爪气缸在抓紧圆形物体后，可以自动调整内孔或外形的几何中心和所述三爪气缸的几何中心重合。和传统的两爪式手指气缸相比，所述三爪气缸通过三个所述圆柱手指对物体实施夹紧更多的接触面，使得夹持更加稳固，使本实用新型大幅度柔性抓取机器人获取更高的运动速度，同时保证所夹持的物体不会掉落。

所述手臂包括：滑块、机械手爪、导轨；所述Z滑台上固连滑块，所述滑块上活动连接导轨、所述导轨的下端部固连法兰板，挡板固连于所述导轨的上端部。在本实用新型大幅度柔性抓取机器人未实施抓取物体的状态下，所述手臂在重力的作用下，由于所述挡板固连于所述导轨的上端部，所述导轨在所述滑块的约束下向下运动直到所述挡板接触所述滑块。

当本实用新型大幅度柔性抓取机器人实施抓取物体的运动时，如果由于工件摆放位置的偏差，或者由于振动使工件移动了较大的位置，当所述手臂向下伸出，所述圆柱手指顶在了工件的上表面，而未能到达正确的抓取位置。此时，运动控制程序驱动所述Z轴滑台的Z滑台继续向下运动，此时，所述滑块和所述导轨产生相对运动，所述导轨将相对于所述滑块向上运动，以避免所述圆柱手指和工件发生刚性碰撞。由于所述滑块和所述导轨可以产生相对运动，为本实用新型大幅度柔性抓取机器人获取了较大幅度的柔性。当所述圆柱手指和工件要发生刚性碰撞时，所述导轨将相对于所述滑块向上运动，从而避免了事故的发生。

附图说明

图1、2是本实用新型大幅度柔性抓取机器人的外部总体结构示意图；

图3是本实用新型大幅度柔性抓取机器人的局部结构示意图。

11X轴滑台、12Y轴滑台、13Z轴滑台、14手臂、15一号电机、16一号同步驱动轴、17二号电机、18二号驱动轴、19尼龙拖链、20一号谐波减速器、21二号谐波减速器、22笛卡尔坐标系、23X滑台、24Y滑台、25Z滑台、26机械手爪、27三爪气缸、28圆柱手指、29滑块、30导轨、31法兰板、32挡板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细说明，但不构成对本实用新型的任何限制，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本实用新型提供了一种大幅度柔性抓取机器人，本实用新型用于机械制造过程中用于物料的搬运操作，所述机器人采用龙门式的对称结构，受力状态良好，使用寿命长。

图1、2是本实用新型大幅度柔性抓取机器人的外部总体结构示意图，图3是本实用新型大幅度柔性抓取机器人的局部结构示意图。见笛卡尔坐标系22，本实用新型直角坐标系的运动方向对应于所述笛卡尔坐标系22的三个方向：X轴方向、Y轴方向、Z轴方向。

一种大幅度柔性抓取机器人，包括：X轴滑台11、Y轴滑台12、Z轴滑台13、手臂14、一号电机15、一号同步驱动轴16、二号电机17、二号驱动轴18、尼龙拖链19、一号谐波减速器20、二号谐波减速器21；

所述X轴滑台11为相互平行布置，两个所述X轴滑台11之间用所述一号同步驱动轴16连接，所述X轴滑台11上固连所述一号谐波减速器20，所述一号谐波减速器20上固连所述一号电机15；

所述Y轴滑台12为相互平行布置，两个所述Y轴滑台12之间用所述二号驱动轴18连接，所述Y轴滑台12在上固连所述二号谐波减速器21，所述二号谐波减速器21上固连所述二号电机17，所述Y轴滑台12固连于所述X轴滑台11的X滑台23上；

所述Z轴滑台13固连于所述Y轴滑台12的Y滑台24上，所述手臂14固连于所述Z轴滑台13的Z滑台25上；所述手臂14包括：滑块29、机械手爪26、导轨30；

所述Z滑台25上固连滑块29，所述滑块29上活动连接导轨30、所述导轨30的下端部固连法兰板31，挡板32固连于所述导轨30的上端部；

所述法兰板31的下部固连所述机械手爪26，所述机械手爪26包括：三爪气缸27、圆柱手指28；所述三爪气缸27的执行器上固连所述圆柱手指28。

更具体地，所述X轴滑台11上所述X滑台23的运动方向和X轴方向同向，所述Y轴滑台12上所述Y滑台24的运动方向和Y轴方向同向，所述Z轴滑台13上所述Z滑台25的运动方向和Z轴方向同向。

更具体地，所述X轴滑台11、Y轴滑台12边上分别设置用于容纳导线的尼龙拖链19。

更具体地，所述X轴滑台11、Y轴滑台12、Z轴滑台13采用线性模组制作。在线性模组的两头设置有同步带轮，中间用同步带连接，用同步带带动滑块的滑动。该种线性模组在市场上有技术成熟的成品。采用这种方式构建的大幅度柔性抓取机器人，由于线性模组的技术成熟、精度高，可以直接购买获得，从而大大缩短了制造周期，为开发提供诸多好处。

以下结合图1、2，进一步描述本实用新型大幅度柔性抓取机器人的工作过程和工作原理：

所述X轴滑台11上固连所述一号谐波减速器20，所述一号谐波减速器20上固连所述一号电机15，经过所述一号谐波减速器20后所述X轴滑台11的驱动力进行了放大。所述一号电机15驱动所述X滑台23沿所述笛卡尔坐标系22的X轴方向运动。

同理，所述Y轴滑台12在上固连所述二号谐波减速器21，所述二号谐波减速器21上固连所述二号电机17，所述Y轴滑台12固连于所述X轴滑台11的X滑台23上。经过所述二号谐波减速器21后所述Y轴滑台12的驱动力进行了放大。所述二号电机17驱动所述Y轴滑台12上的所述Y滑台24沿所述笛卡尔坐标系22的Y轴方向运动。

所述Y轴滑台12的数量为两个，所述Y轴滑台12为相互平行布置，是的所述Y轴滑台12的刚性更好，运动性能更加稳定。

所述X轴滑台11的数量为两个，采用平行的布置方式，布置于所述Y轴滑台12的两端，使得本实用新型大幅度柔性抓取机器人构成龙门结构，可以获得更好的刚性和更稳定的运动性能。

所述手臂14固连于所述Z轴滑台13的Z滑台25上，所述Z轴滑台13驱动所述手臂14沿所述笛卡尔坐标系22的Z轴方向运动。

所述法兰板31的下部固连所述机械手爪26，所述机械手爪26包括：三爪气缸27、圆柱手指28；所述三爪气缸27的执行器上固连所述圆柱手指28。所述机械手爪26适用于抓取圆形物体，比如可以从圆形内孔中，或者圆柱形外形上，抓取物体。所述三爪气缸27在抓紧圆形物体后，可以自动调整内孔或外形的几何中心和所述三爪气缸27的几何中心重合。和传统的两爪式手指气缸相比，所述三爪气缸27通过三个所述圆柱手指28对物体实施夹紧更多的接触面，使得夹持更加稳固，使本实用新型大幅度柔性抓取机器人获取更高的运动速度，同时保证所夹持的物体不会掉落。

所述手臂14包括：滑块29、机械手爪26、导轨30；所述Z滑台25上固连滑块29，所述滑块29上活动连接导轨30、所述导轨30的下端部固连法兰板31，挡板32固连于所述导轨30的上端部。在本实用新型大幅度柔性抓取机器人未实施抓取物体的状态下，所述手臂14在重力的作用下，由于所述挡板32固连于所述导轨30的上端部，所述导轨30在所述滑块29的约束下向下运动直到所述挡板32接触所述滑块29。

当本实用新型大幅度柔性抓取机器人实施抓取物体的运动时，如果由于工件摆放位置的偏差，或者由于振动使工件移动了较大的位置，当所述手臂14向下伸出，所述圆柱手指28顶在了工件的上表面， 而未能到达正确的抓取位置。此时，运动控制程序驱动所述Z轴滑台13的Z滑台25继续向下运动，此时，所述滑块29和所述导轨30产生相对运动，所述导轨30将相对于所述滑块29向上运动，以避免所述圆柱手指28和工件发生刚性碰撞。由于所述滑块29和所述导轨30可以产生相对运动，为本实用新型大幅度柔性抓取机器人获取了较大幅度的柔性。当所述圆柱手指28和工件要发生刚性碰撞时，所述导轨30将相对于所述滑块29向上运动，从而避免了事故的发生。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种大幅度柔性抓取机器人，其特征在于组成如下，包括：X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台、手臂、一号电机、一号同步驱动轴、二号电机、二号驱动轴、尼龙拖链、一号谐波减速器、二号谐波减速器；

所述X轴滑台为相互平行布置，两个所述X轴滑台之间用所述一号同步驱动轴连接，所述X轴滑台上固连所述一号谐波减速器，所述一号谐波减速器上固连所述一号电机；

所述Y轴滑台为相互平行布置，两个所述Y轴滑台之间用所述二号驱动轴连接，所述Y轴滑台在上固连所述二号谐波减速器，所述二号谐波减速器上固连所述二号电机，所述Y轴滑台固连于所述X轴滑台的X滑台上；

所述Z轴滑台固连于所述Y轴滑台的Y滑台上，所述手臂固连于所述Z轴滑台的Z滑台上；所述手臂包括：滑块、机械手爪、导轨；

所述Z滑台上固连滑块，所述滑块上活动连接导轨、所述导轨的下端部固连法兰板，挡板固连于所述导轨的上端部；

所述法兰板的下部固连所述机械手爪，所述机械手爪包括：三爪气缸、圆柱手指；所述三爪气缸的执行器上固连所述圆柱手指。

2.根据权利要求1所述的大幅度柔性抓取机器人，其特征在于：所述X轴滑台上所述X滑台的运动方向和X轴方向同向，所述Y轴滑台上所述Y滑台的运动方向和Y轴方向同向，所述Z轴滑台上所述Z滑台的运动方向和Z轴方向同向。

3.据权利要求1所述的大幅度柔性抓取机器人，其特征在于：所述X轴滑台、Y轴滑台边上分别设置用于容纳导线的尼龙拖链。

4.根据权利要求1所述的大幅度柔性抓取机器人，其特征在于：所述X轴滑台、Y轴滑台、Z轴滑台采用线性模组制作。