CN207643162U - 一种机器人的吸托机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机器人的吸托机构，包括与机器人机械臂连接的连接座、置于连接座上方的吸托组件、驱动吸托组件转动的槽轮机构；槽轮机构包括：均布四个内凹锁止弧的槽轮、与槽轮配合的主动拨盘、驱动主动拨盘旋转的马达，吸托组件包括：盘体、沿盘体中心均匀布置的四个吸托件，盘体随槽轮一同旋转，吸托件包括可形成负压腔的环形吸嘴和自环形吸嘴小端向盘体方向延伸的加强块，加强块内预埋一连接管。本实用新型通过吸托件接触物品的光滑表面，抽气泵通过气体通道将环形吸嘴内的空气抽空，使环形吸嘴形成负压腔，物品在外部气压的作用下被吸托件吸紧，从而实现机器人的吸托功能，本实用新型的吸托机构具有结构简单、使用方便、吸托可靠的优点。

Description

一种机器人的吸托机构

技术领域

本实用新型属于机器人领域，具体涉及一种机器人的吸托机构。

背景技术

在食品或零部件生产线上，还存在食品包装盒或零部件靠人工吸托的现象，由机器人代替人工作业，是现今社会发展的趋势。

吸盘广泛应用于各大超市或者家庭里，其是通过将吸附杯挤压于光滑的安装平面上，然后迫使吸附杯内的空气排出，达到吸附杯内部的气压小于吸附杯外部的气压时，吸附杯则吸附于安装平面上，吸附杯上连接有挂钩，挂钩则可以用于挂住货物袋或者各种货物等。

利用吸盘原理开发出一款利用机器人的机械臂吸托物品的组件，成为研发人员亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种机器人的吸托机构，解决现有的机器人取放物品不方便的问题。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种机器人的吸托机构，包括与机器人机械臂连接的连接座、置于连接座上方的吸托组件、驱动所述吸托组件转动的槽轮机构；

所述槽轮机构包括：均布四个内凹锁止弧的槽轮、与槽轮配合的主动拨盘、驱动主动拨盘旋转的马达，所述旋转轴与主动拨盘一体成型；所述旋转轴下端部的周壁上固设有从动齿轮，所述马达的输出轴上设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，所述马达固定在连接座上；

所述槽轮上设有中心通孔，该中心通孔通过轴承与从动轴连接，所述槽轮与连接座之间设有用于固定从动轴的凸台，所述凸台与槽轮之间嵌有若干个滚珠，该滚珠使得槽轮相对于凸台旋转；

所述吸托组件包括：通过支架与槽轮上表面固定连接的盘体、沿盘体中心均匀布置的四个吸托件，所述盘体随槽轮一同旋转，所述吸托件包括可形成负压腔的环形吸嘴和自环形吸嘴小端向盘体方向延伸的加强块，所述加强块内预埋一连接管；所述连接管内设有一延伸至负压腔的气体通道，所述环形吸嘴与物品的光滑下表面接触，环形吸嘴内的气体由气体通道抽出，形成用于吸附物品的真空区域。

上述的一种机器人的吸托机构，四个所述吸托件分别通过伸缩气缸与盘体上表面连接，所述伸缩气缸的缸体与盘体连接，所述伸缩气缸的伸缩杆与加强块的外壁固定连接，使得伸缩气缸带动与该伸缩气缸联接的吸托件做升降运动。

上述的一种机器人的吸托机构，所述马达的外壁上具有与连接座固定连接的安装部，该安装部上设有安装孔，所述连接座上设有与安装孔对应的螺纹孔，所述马达与连接座通过螺钉固定连接。

上述的一种机器人的吸托机构，所述环形吸嘴为喇叭状结构，所述环形吸嘴的大端用于吸附物品；所述环形吸嘴的外环部沿连接管轴向的截面为梯形；所述环形吸嘴的内环部沿连接管轴向的截面为弧形。

上述的一种机器人的吸托机构，位于所述环形吸嘴大端的端面上设有摩擦垫，该摩擦垫与物品间的摩擦力可抵消物品在转移时受到的侧向力；所述摩擦垫由聚胺酯或氯丁橡胶制成。

上述的一种机器人的吸托机构，多个所述连接管的自由端均设有供气体穿过的软管，任一连接管上设有三通管接头，该三通管接头的两个出气端分别通过软管连接连接管的自由端；多个软管经一个四通管接头与总软管连接，总软管上设有两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀的两个进气口通过管道分别连接抽气泵、充气泵，所述连接管与三通管接头或连接管与四通管接头之间均设有电磁阀；

所述抽气泵将环形吸嘴的空间抽成真空，使吸托件形成负压腔，以夹持物品；所述充气泵向环形吸嘴内注入空气，以实现环形吸嘴与物品的脱离。

本实用新型的有益效果：

1.本实用新型通过吸托件接触物品的光滑表面，抽气泵通过气体通道将环形吸嘴内的空气抽空，使环形吸嘴形成负压腔，由于环形吸嘴内部的气压小于环形吸嘴外部的气压，物品在外部气压的作用下被吸托件吸紧，从而实现机器人的吸托功能，因此，本实用新型的吸托机构具有结构简单、使用方便、吸托可靠的优点；

2.本实用新型通过槽轮机构带动旋转盘做周期性的转停运动，使得旋转盘上的四个吸托件依次吸托物品，当旋转盘上的任一吸托件位于任一物品的下方时，启动与该吸托件对应的伸缩气缸，使伸缩气缸的伸缩杆带动该吸托件向物品靠近并吸取物品；该吸托件工作完成后，启动旋转轴，主动拨盘带动槽轮旋转90°，使下一吸托件位于物品的下方。本实用新型的机械臂一次性可吸托四件物品，具有吸托效率高的优点。

以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是吸托机构的结构示意图一。

图2是吸托机构的结构示意图二。

图3是槽轮机构的示意图。

图4是吸托件的剖视图。

图5是吸托机构的管路示意图。

图中：1.吸托件；11.环形吸嘴；11-1.外环部；11-2.内环部；12.加强块；13.气体通道；14.连接管；2.伸缩气缸；21.伸缩杆；3.支架；31.盘体；32.凸台；41.槽轮；41-1.内凹锁止弧；41-2.径向槽；42.主动拨盘；42-1.圆盘；42-11.弧形缺口；42-2.转臂；42-3.圆柱销；43.马达；44.旋转轴；5.滚珠；6.从动轴；8.连接座；10-1.抽气泵；10-2.充气泵；10-3.两位三通电磁阀；10-4.总软管；10-5.四通管接头；10-6.软管；10-7.电磁阀；10-8.三通管接头；100.物品。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本实用新型创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型创造中的具体含义。

为了解决现有的机器人取放物品100不方便的问题，本实施例提供了一种机器人的吸托机构，如图1和图2所示，本实施例的吸托机构包括与机器人机械臂连接的连接座8、置于连接座8上方的吸托组件、驱动吸托组件转动的槽轮机构；

如图3所示，本实施例的槽轮机构包括：均布四个内凹锁止弧41-1的槽轮41、与槽轮41配合的主动拨盘42、驱动主动拨盘42旋转的马达43，旋转轴44与主动拨盘42一体成型；旋转轴44下端部的周壁上固设有从动齿轮，马达43的输出轴上设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，马达43固定在连接座8上；

需指出，本实施例的槽轮41上设有中心通孔，该中心通孔通过轴承与从动轴6连接，槽轮41与连接座8之间设有用于固定从动轴6的凸台32，凸台32与槽轮41之间嵌有若干个滚珠5，该滚珠5使得槽轮41相对于凸台32旋转。

如图4和图2所示，本实施例的吸托组件包括：通过支架3与槽轮41上表面固定连接的盘体31、沿盘体31中心均匀布置的四个吸托件1，盘体31随槽轮41一同旋转，吸托件1包括可形成负压腔的环形吸嘴11和自环形吸嘴11小端向盘体31方向延伸的加强块12，加强块12内预埋一连接管14；连接管14内设有一延伸至负压腔的气体通道13，环形吸嘴11与物品100的光滑下表面接触，环形吸嘴11内的气体由气体通道13抽出，形成用于吸附物品100的真空区域。

本实施例的槽轮机构驱动盘体31做周期性的转停运动，由于四个吸托件1均与盘体31固定连接，且绕盘体31的圆心均匀分布。位于物品100上方的吸托件1吸托物品100后，槽轮机构驱动盘体31每次旋转的角度为90度，下一个物品100在传送带的输送下进入吸托位，使下一吸托件1位于物品100的上方，进行吸托动作。以此类推，完成四个吸托件1的抓取作业后，机械臂将四个物品100转移到待放置的位置。

如图1和图3，本实施例的槽轮机构包括均布四个内凹锁止弧41-1的槽轮41、与槽轮41配合的主动拨盘42、驱动主动拨盘42旋转的马达43，该马达43的输出轴与主动拨盘42的旋转轴44联接，旋转轴44与主动拨盘42一体成型；主动拨盘42包括：设有一弧形缺口42-11的圆盘42-1、设置在圆盘42-1上方的转臂42-2和圆柱销42-3，圆柱销42-3与转臂42-2固定连接，圆盘42-1的周壁与内凹锁止弧41-1相配合，用于锁紧槽轮41； 槽轮41上固设有从动轴6，且相邻的内凹锁止弧41-1之间设有供圆柱销42-3切向进出的径向槽41-2，槽轮41在主动拨盘42的带动下做周期性的转停运动。

本实施例槽轮机构的工作原理：当连续转动转臂42-2上的圆柱销42-3进入径向槽41-2时,拨动槽轮41转过90°角;当圆柱销42-3转出径向槽41-2后,槽轮41停止转动。转臂42-2转一周，槽轮41完成一次转停运动。为了保证槽轮41稳定的停歇，本实施例在圆盘42-1上设置一弧形缺口42-11，其圆盘42-1周壁与槽轮41上的内凹锁止弧41-1相适配。这样,既不影响转臂42-2转动,又能锁住槽轮41不动。为了使槽轮41在完成90度转动后停止运动，槽轮41上的径向槽41-2数为4个，相邻两个径向槽41-2之间的夹角为90度。为了避免圆柱销42-3与径向槽41-2之间的冲击,本实施例的圆柱销42-3应切向进、出槽轮41，即径向槽41-2与转臂42-2在此瞬间位置需互相垂直。

本实施例通过将马达43固定在连接座8上，位于马达43输出轴上的主动齿轮带动旋转轴44上的从动齿轮转动，由于主动拨盘42与旋转轴44一体成型，当从动齿轮转动时，主动拨盘42也随之转动。考虑到主动齿轮与从动齿轮的啮合无法完全承载主动拨盘42自身的重力，本实施例在连接座8上设置供旋转轴44插入的盲孔，该盲孔的孔壁与旋转轴44之间通过轴承联接，这样才能保证旋转轴44转动时连接座8静止不动，通过轴承将主动拨盘42自身的重力传递至连接座8，从而保证了主动拨盘42稳定而可靠的工作。

本实施例的槽轮41是通过滚珠5和凸台32将槽轮41、吸托组件的重力传递至连接座8的，凸台32上固定有从动轴6，从动轴6上套设有轴承，该轴承的内圈与从动轴6周壁连接，轴承的外圈与槽轮41的内圈接触，通过轴承实现槽轮41转动时从动轴6的静止不动。本实施例的从动轴6也可穿过盘体31，当从动轴6穿过盘体31时，盘体31与从动轴6间隙配合或通过轴承固定均可，只要能实现盘体31转动时从动轴6静止不动的功能即可。

考虑到槽轮41转动时，凸台32需静止不动，因此，本实施例在槽轮41与凸台32之间均内嵌若干个滚珠5，相应地，槽轮41、凸台32上均设置有供滚珠5嵌入的球窝，该球窝一方面能防止滚珠5转动时脱离转动轨道，另一方面也便于紧固槽轮41和盘体31。

由于槽轮41、盘体31转动时，从动轴6静止不动，因此，本实施例在槽轮41与从动轴6的连接处设有轴承，盘体31与从动轴6的连接处也设有至少一个轴承。这样，槽轮41、盘体31转动时，轴承的外圈转动，内圈不转动，从而实现槽轮41、盘体31转动时，从动轴6的不转动。

参照图1、图2和图4，本实施例的吸托件1包括可形成负压腔的环形吸嘴11和自环形吸嘴11小端向盘体31方向延伸的加强块12，加强块12内预埋一连接管14；连接管14内设有一延伸至负压腔的气体通道13，环形吸嘴11与物品100的光滑下表面接触，环形吸嘴11内的气体由气体通道13抽出，形成用于吸附物品100的真空区域；

四个吸托件1分别通过伸缩气缸2与盘体31上表面连接，伸缩气缸2的缸体与盘体31连接，伸缩气缸2的伸缩杆21与加强块12的外壁固定连接，使得伸缩气缸2带动与该伸缩气缸2联接的吸托件1做升降运动。

环形吸嘴11为喇叭状结构，环形吸嘴11的大端用于吸附物品100；环形吸嘴11的外环部11-1沿连接管14轴向的截面为梯形；环形吸嘴11的内环部11-2沿连接管14轴向的截面为弧形。位于环形吸嘴11大端的端面上设有摩擦垫，该摩擦垫与物品100间的摩擦力可抵消物品100在转移时受到的侧向力；摩擦垫由聚胺酯或氯丁橡胶制成。

本实施例还给出了一种伸缩气缸2与盘体31、加强块12的固定连接方法，其中，盘体31的下端面固定有用于放置缸体的支架3，该支架3由四根竖直杆和四根水平杆组成，四根水平杆的端部相互搭接，固定成方框结构；

四根竖直杆的一端分别与盘体31上端面固定连接，四根竖直杆的另一端与方框结构固定连接，使得四根竖直杆和四根水平杆之间形成供缸体放置的空腔；缸体的一端与盘体31的上端面接触，缸体的另一端与框体固定连接。

加强块12内预埋有第一法兰盘，伸缩杆21的端部设有与第一法兰盘配合的第二法兰盘，第一法兰盘的内孔设有内螺纹，第一法兰盘与第二法兰盘接触后通过螺钉固定。

如图4所示，本实施例是通过吸托件1接触物品100的光滑表面，抽气泵10-1通过气体通道13将环形吸嘴11内的空气抽空，使环形吸嘴11形成负压腔，由于环形吸嘴11内部的气压小于环形吸嘴11外部的气压，物品100在外部气压的作用下被吸住。本实施例的真空夹持组件具有清洁、吸附平稳可靠、不损坏所抓取物件表面的优点。

当伸缩气缸2带动吸托件1和物品100移动到合适位置后，充气泵10-2通过气体通道13向环形吸嘴11的内腔充气，使环形吸嘴11的内部气压与外部气压保持平衡，吸托件1与物品100脱离。

本实施例的环形吸嘴11为喇叭状结构，环形吸嘴11的大端用于吸附物品100，小端与加强块12连接。环形吸嘴11的外环部11-1沿连接管14轴向的截面为梯形；环形吸嘴11的内环部11-2沿连接管14轴向的截面为弧形。这样设置的目的是使环形吸嘴11与物品100之间的空腔密封性更好。

本实施例的气路系统连接示意图如图5所示，其中，多个连接管14的自由端均设有供气体穿过的软管10-6，任一连接管14上设有三通管接头10-8，该三通管接头10-8的两个出气端分别通过软管10-6连接连接管14的自由端；多个软管10-6经一个四通管接头10-5与总软管10-4连接，总软管10-4上设有两位三通电磁阀10-3，两位三通电磁阀10-3的两个进气口通过总软管14分别连接抽气泵10-1、充气泵10-2，连接管14与三通管接头10-8或连接管14与四通管接头10-5之间均设有电磁阀10-7；

抽气泵10-1将环形吸嘴11的空间抽成真空，使吸托件1形成负压腔，以夹持物品100；充气泵10-2向环形吸嘴11内注入空气，以实现环形吸嘴11与物品100的脱离。

下面详细说明本实施例的设计原理：本实施例的吸托件1采用了真空原理，即用真空负压来吸附物品100以达到吸附物品100的目的。如图5所示，连接管14的自由端与软管10-6连接，软管10-6通过总软管10-4与抽气泵10-1连接。在任一吸托件1作业时，该吸托件1气路上的电磁阀10-7打开，其余吸托件1上的电磁阀10-7闭合，当抽气泵10-1启动后，该吸托件1的环形吸嘴11内腔的气体由抽气泵10-1抽出，环形吸嘴11内部的空气被抽走，形成了内部气压小于外部气压的真空状态。此时，由于环形吸嘴11内部的空气压力低于环形吸嘴11外部的大气压力,物品100在外部压力的作用下被该吸托件1吸起。环形吸嘴11内部的真空度越高，环形吸嘴11与物品100之间贴的越紧。

当物品100吸牢后，槽轮机构带动盘体31转动90度，同时，下一个物品100在传送带的输送下进入吸托位，使下一吸托件1位于物品100的下方，下一待吸托件1上的电磁阀10-7打开，其余吸托件1上的电磁阀10-7关闭，采用上述方式对下一物品100进行吸附作业。以此类推，直至完成四个抓取物的抓取工作后，机器人的机械臂带动吸托件1和物品100，将物品100转移到合适位置，此时，四条软管10-6上的电磁阀10-7全部打开，充气泵10-2通过气体通道13向环形吸嘴11的内腔充气，使环形吸嘴11的内部气压与外部气压保持平衡，吸托件1与物品100脱离，这样就完成了一个作业周期。

重点说明的是：本实施例的吸托件1在使用时需与被吸附的物品100密封接触，形成一个密闭的气室后，才能启动抽气泵10-1对气密腔室抽真空。上述分析可知，本实施例的真空夹持组件具有无污染、不伤工件和容易使用的特点。

由于环形吸嘴11的材质一般为橡胶，长时间直接与物品100接触，会磨损严重，且在转移物品100过程中容易出现抓取物水平移动的现象。为此，本实施例在位于环形吸嘴11大端的端面上设有摩擦垫，该摩擦垫与物品100间的摩擦力可抵消物品100在转移时受到的侧向力；摩擦垫由聚胺酯或氯丁橡胶制成。

本实施例通过吸托件1接触物品100的光滑表面，抽气泵10-1通过气体通道13将环形吸嘴11内的空气抽空，使环形吸嘴11形成负压腔，由于环形吸嘴11内部的气压小于环形吸嘴11外部的气压，物品100在外部气压的作用下被吸托件1吸紧，从而实现机器人的吸托功能，因此，本实施例的吸托机构具有结构简单、使用方便、吸托可靠的优点；

本实施例通过槽轮机构带动旋转盘做周期性的转停运动，使得旋转盘上的四个吸托件1依次吸托物品100，当旋转盘上的任一吸托件1位于任一物品100的下方时，启动与该吸托件1对应的伸缩气缸2，使伸缩气缸2的伸缩杆21带动该吸托件1向物品100靠近并吸取物品100；该吸托件1工作完成后，启动旋转轴44，主动拨盘42带动槽轮41旋转90°，使下一吸托件1位于物品100的下方。本实施例的机械臂一次性可吸托四件物品100，具有吸托效率高的优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种机器人的吸托机构，其特征在于，包括与机器人机械臂连接的连接座、置于连接座上方的吸托组件、驱动所述吸托组件转动的槽轮机构；

所述槽轮机构包括：均布四个内凹锁止弧的槽轮、与槽轮配合的主动拨盘、驱动主动拨盘旋转的马达、与主动拨盘一体成型的旋转轴；所述旋转轴下端部的周壁上固设有从动齿轮，所述马达的输出轴上设有与从动齿轮啮合的主动齿轮，所述马达固定在连接座上；

所述槽轮上设有中心通孔，该中心通孔通过轴承与从动轴连接，所述槽轮与连接座之间设有用于固定从动轴的凸台，所述凸台与槽轮之间嵌有若干个滚珠，该滚珠使得槽轮相对于凸台旋转；

所述吸托组件包括：通过支架与槽轮上表面固定连接的盘体、沿盘体中心均匀布置的四个吸托件，所述盘体随槽轮一同旋转，所述吸托件包括可形成负压腔的环形吸嘴和自环形吸嘴小端向盘体方向延伸的加强块，所述加强块内预埋一连接管；所述连接管内设有一延伸至负压腔的气体通道，所述环形吸嘴与物品的光滑下表面接触，环形吸嘴内的气体由气体通道抽出，形成用于吸附物品的真空区域。

2.如权利要求1所述的吸托机构，其特征在于，四个所述吸托件分别通过伸缩气缸与盘体上表面连接，所述伸缩气缸的缸体与盘体连接，所述伸缩气缸的伸缩杆与加强块的外壁固定连接，使得伸缩气缸带动与该伸缩气缸联接的吸托件做升降运动。

3.如权利要求1或2所述的吸托机构，其特征在于，所述马达的外壁上具有与连接座固定连接的安装部，该安装部上设有安装孔，所述连接座上设有与安装孔对应的螺纹孔，所述马达与连接座通过螺钉固定连接。

4.如权利要求1所述的吸托机构，其特征在于，所述环形吸嘴为喇叭状结构，所述环形吸嘴的大端用于吸附物品；所述环形吸嘴的外环部沿连接管轴向的截面为梯形；所述环形吸嘴的内环部沿连接管轴向的截面为弧形。

5.如权利要求4所述的吸托机构，其特征在于，位于所述环形吸嘴大端的端面上设有摩擦垫，该摩擦垫与物品间的摩擦力可抵消物品在转移时受到的侧向力；所述摩擦垫由聚胺酯或氯丁橡胶制成。

6.如权利要求1、4或5所述的吸托机构，其特征在于，多个所述连接管的自由端均设有供气体穿过的软管，任一连接管上设有三通管接头，该三通管接头的两个出气端分别通过软管连接连接管的自由端；多个软管经一个四通管接头与总软管连接，总软管上设有两位三通电磁阀，所述两位三通电磁阀的两个进气口通过管道分别连接抽气泵、充气泵，所述连接管与三通管接头或连接管与四通管接头之间均设有电磁阀；

所述抽气泵将环形吸嘴的空间抽成真空，使吸托件形成负压腔，以夹持物品；所述充气泵向环形吸嘴内注入空气，以实现环形吸嘴与物品的脱离。