CN211890879U - 一种自动平衡校准的机器人抓臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化机器人技术领域，特别涉及一种自动平衡校准的机器人抓臂，包括底座、旋转座、旋转轴、大臂、旋转驱动电机、平衡校准装置、移动装置、抓取机构和控制器，旋转座安装在底座上，旋转轴与大臂固定连接，旋转轴与旋转座转动连接，旋转驱动电机的输出轴与旋转轴固定连接，平衡校准装置位于大臂的一端，移动装置位于大臂的另一端，平衡校准装置包括第一驱动机构和配重机构，移动装置包括第二驱动机构和移动机构，抓取机构与移动机构固定连接，配重机构上设有第一位移传感器，移动机构上设有第二位移传感器。与现有技术相比，本方案能使得机器人抓臂能将物品转移到距离旋转轴不同的距离处，提高了机器人抓臂的实用性。

Description

一种自动平衡校准的机器人抓臂

技术领域

本实用新型涉及自动化机器人技术领域，特别涉及一种自动平衡校准的机器人抓臂。

背景技术

机器人是一种根据程序自动执行工作的机器装置,他可以接受人类指挥,完成指定命令,用以协助或取代人类工作,工业领域的机器人常常用来抓取和转移物品,机器人的抓臂在抓取完成后,需要进一步旋转、伸缩或抬起，为了平衡机器人重心和降低对旋转电机的负荷要求，需要在抓臂的后端配备对重机构，目前的对重机构的调节是通过人工进行调节，需要根据工况反复调节，浪费时间、人力和物力，人工调节精度较低，不能精确配重平衡。

为了解决上述问题，现有技术CN 207432239 U提供了一种具有自动平衡校准功能的机器人抓取手臂，包括底座、上基座、旋转座、控制箱、大臂、旋转驱动电机、旋转轴、平衡校准机构和抓取机构，所述平衡校准机构和抓取机构分别设置在大臂的左、右两端，旋转轴与旋转座之间设有压力传感器，所述压力传感器和驱动电机均与控制模块电连接。其方案可以自动平衡校准，通过平衡校准机构使得机器人抓臂的两端处于平衡，降低了旋转电机的耗电量，但该方案的抓取机构距离旋转轴的距离是固定的，只能满足将物品转移到距离旋转轴为固定距离的位置上，不能很好地满足现代生产中需要将物品转移到距旋转轴不同距离位置处的需要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种自动平衡校准的机器人抓臂，以解决现有技术只能将物品转移至距旋转轴为固定距离的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供的基础方案如下：

一种自动平衡校准的机器人抓臂，包括底座、旋转座、旋转轴、大臂、旋转驱动电机、平衡校准装置、移动装置、抓取机构和控制器，所述旋转座安装在底座上，所述旋转轴水平设置，所述旋转轴于所述大臂的中部位置与大臂固定连接，所述旋转轴与所述旋转座转动连接，所述旋转驱动电机固定安装在所述旋转座上，所述旋转驱动电机驱动所述旋转轴旋转，所述平衡校准装置位于大臂的一端，所述移动装置位于大臂的另一端，所述平衡校准装置包括第一驱动机构和由第一驱动机构驱动沿大臂轴线方向滑动的配重机构，所述移动装置包括第二驱动机构和由第二驱动机构驱动沿大臂轴线方向滑动的移动机构，所述抓取机构跟随所述移动机构移动，所述抓取机构上设有检测待抓取物品重量的压力传感器，所述配重机构上设有用于检测所述配重机构距所述旋转轴的距离的第一位移传感器，所述移动机构上设有用于检测所述移动机构距所述旋转轴的距离的第二位移传感器，所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述控制器电连接。

本实用新型基础方案的原理及有益效果在于：

配重块的重量恒定，在抓取机构没有抓取物品的时候，大臂的两端处于平衡状态，待抓取机构抓取到物品后，运行旋转驱动电机带动旋转轴旋转使大臂的移动装置一端向上移动，使得抓取机构带动物品向上移动，此时重力感应器测量出物品的重量，重力感应器将物品的重量数据传给控制器，控制器根据配重块的重量和物品的重量比计算处配重块向远离旋转轴方向的移动距离，然后控制第一驱动电机运行带动丝杆转动一定角度，使得配重块在丝杆的传动下移动一定距离，达到大臂两端的再次平衡，运行旋转驱动电机即可将物品转移到指定位置；当需要调整移动物品的距离时，运行第二驱动电机运行使得移动座滑动到距离旋转轴新的位置，这时第二位移传感器检测出移动座距离旋转轴的距离数据并将此数据转给控制器，控制器根据移动座的位置数据的增量和配重块的重量计算出配重块的新的平衡位置，然后控制器控制第一驱动电机旋转使配重块移动，当第一位移传感器检测到配重块移动到新的平衡位置时，控制器控制第一驱动电机停止运行，这时整个大臂处于平衡状态。

与现有技术相比，本方案除了使得机器人抓臂对物品的抓取和转移更加稳定、减小旋转驱动电机的扭矩达到节约能源外，还能使得抓臂能将物品转移到距离旋转轴不同的距离处，提高了机器人抓臂的实用性。

进一步，作为基础方案的优化，所述第一驱动机构包括与大臂固定连接的第一驱动电机和第一丝杆，所述第一驱动电机与所述控制器电连接，所述第一丝杆与大臂的轴线平行设置，第一丝杆的一端与所述第一驱动电机的输出轴固定连接，第一丝杆的另一端转动连接有第一轴承座，所述第一轴承座与大臂固定连接，所述配重机构包括与所述第一丝杆螺纹连接的配重块，在平衡校准装置端的大臂上设有与大臂轴线平行的第一滑轨，所述配重块上设有与所述第一滑轨配合的滑槽。

进一步，所述第二驱动机构包括与大臂固定连接的第二驱动电机和第二丝杆，所述第二驱动电机与所述控制器电连接，所述第二丝杆与大臂的轴线平行设置，第二丝杆的一端与所述第二驱动电机的输出轴固定连接，第二丝杆的另一端转动连接有第二轴承座，所述第二轴承座与大臂固定连接，所述移动机构包括与所述第二丝杆螺纹连接的移动座，在移动装置端的大臂上设有与大臂轴线平行的第二滑轨，所述移动座上设有与所述第二滑轨配合的滑槽。

进一步，移动装置端的大臂上还设有贯穿大臂上下表面的开槽，所述开槽的长度方向与大臂的轴线方向平行，所述抓取机构包括电动夹头和电动丝杆升降机，所述电动丝杆升降机与所述移动座固定连接，电动丝杆升降机的升降丝杆的下端穿过移动座和开槽竖直向下伸出，所述电动夹头固设于所述电动丝杆升降机的丝杆的下端。

进一步，作为基础方案的优化，在所述底座上设有电动旋转台，所述电动旋转台的基座与底座固定连接，所述旋转座与电动旋转台的转动板固定连接。

进一步，作为基础方案的优化，所述旋转驱动电机为减速电机。

附图说明

图1为本实用新型一种自动平衡校准的机器人抓臂的结构示意图。

图2为移动装置端的大臂结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：底座1、电动旋转台2、旋转座3、旋转轴4、旋转驱动电机5、大臂6、第一滑轨61、第二滑轨62、开槽63、配重块71、第一驱动电机72、第一丝杆73、第一轴承座74、第二驱动电机81、第二丝杆82、移动座83、第二轴承座84、电动丝杆升降机85、升降丝杆851、电动夹头9。

本实用新型的一种自动平衡校准的机器人抓臂，如图1所示,包括底座1、旋转座3、旋转轴4、大臂6、旋转驱动电机5、平衡校准装置、移动装置、抓取机构和控制器，底座1水平固定设置，在底座1上设有电动旋转台2，电动旋转台2为现有技术，可选用产品型号为Y100RA100的电动旋转台，电动旋转台2的基座与底座1固定连接，旋转座3与电动旋转台2的转动板固定连接。

旋转轴4水平设置，旋转轴4位于大臂6的中部位置与大臂6固定连接，旋转轴4与旋转座3转动连接，旋转驱动电机5固定安装在旋转座3上，旋转驱动电机5为减速电机，旋转驱动电机5可通过齿轮传动或者带传动或者使驱动电机5的输出轴与旋转轴4固定连接的方式驱动旋转轴4旋转，优选转驱动电机5通过齿轮传动方式驱动旋转轴4旋转，当运行旋转驱动电机5时，旋转驱动电机5带动旋转轴4旋转进而使大臂6绕旋转轴4的轴线转动一定角度，平衡校准装置位于大臂6的一端，移动装置位于大臂6的另一端，平衡校准装置包括第一驱动电机72和第一丝杆73，第一驱动电机72与大臂6固定连接，第一驱动电机72外界有电源线，第一驱动电机72与控制器电连接，第一丝杆73与大臂6的轴线平行设置，第一丝杆73的一端与第一驱动电机72的输出轴固定连接，第一丝杆73的另一端转动连接有第一轴承座74，第一轴承座74与大臂6固定连接，第一丝杆73螺纹连接有配重块71，在平衡校准装置端的大臂6上设有与大臂6轴线平行的第一滑轨61，配重块71上设有与第一滑轨61配合的滑槽，当第一驱动电机72带动第一丝杆73旋转时，在螺纹传动下配重块71沿第一滑轨61滑动，配重块71上设置有用于检测配重块71与旋转轴4之间距离的第一位移传感器，第一位移传感器与控制器电连接。

移动装置包括第二驱动电机81、第二丝杆82和移动座83，第二驱动电机81外接有电源线，第二电机与大臂6固定连接的，第二驱动电机81与控制器电连接，第二丝杆82与大臂6的轴线平行设置，第二丝杆82的一端与第二驱动电机81的输出轴固定连接，第二丝杆82的另一端转动连接有第二轴承座84，第二轴承座84与大臂6固定连接，移动座83与第二丝杆82螺纹连接，在移动装置端的大臂6上设有与大臂6轴线平行的第二滑轨62，移动座83上设有与第二滑轨62配合的滑槽，当第二驱动电机81带动第二丝杆82旋转时，在螺纹传动下移动座83沿第二滑轨62滑动，移动座83上设置有用于检测移动座83与旋转轴4之间距离的第二位移传感器，第二位移传感器与控制器电连接。

如图2所示，移动装置端的大臂6上设有贯穿大臂6上下表面的开槽63，开槽63的长度方向与大臂6的轴线方向平行，移动座83上固定连接有电动丝杆升降机85，电动丝杆升降机85外接有电源线，电动丝杆升降机85可采用XCL10系列的电动丝杆升降机85，电动丝杆升降机85与移动座83固定连接，电动丝杆升降机85的升降丝杆851的下端穿过移动座83和开槽63竖直向下伸出，用于抓取物品的电动夹头9固设于电动丝杆升降机85的升降丝杆851的下端，电动夹头9与升降丝杆851之间设有由于检测待抓取物品重量的压力传感器，压力传感器与控制器电连接，控制器固设于旋转座3上。

本实用新型一种自动平衡校准的机器人抓臂的工作过程和有益效果如下：

配重块71的重量恒定，在电动夹头9没有抓取物品的时候，大臂6的两端处于平衡状态，待电动夹头9抓取到物品后，运行电动丝杆升降机85，升降丝杆851上升带动物品向上运动，这时重力感应器测量出物品的重量，重力感应器将物品的重量数据传给控制器，控制器根据配重块71的重量与物品的重量比来计算出配重块71向远离旋转轴4方向的移动距离，然后控制第一驱动电机72运行带动丝杆转动一定角度，使得配重块71在丝杆的传动下移动一定距离，达到大臂6两端的再次平衡，配合运行电动旋转台2和旋转驱动电机5即可实现将物品在竖直面和水平面上移动，从而将物品转移到指定位置；当需要调整移动物品的距离时，运行第二驱动电机81使得移动座83滑动到距离旋转轴4新的位置，这时第二位移传感器检测出移动座83距离旋转轴4的距离数据并将此数据转给控制器，控制器根据移动座83的位置数据的增量和配重块71的重量计算出配重块71的新的平衡位置，然后控制器控制第一驱动电机72旋转使配重块71移动，当第一位移传感器检测到配重块71移动到新的平衡位置时，控制器控制第一驱动电机72停止运行，这时整个大臂6处于平衡状态。

与现有技术相比，本方案除了使得机器人抓臂对物品的抓取和转移更加稳定、减小旋转驱动电机5的扭矩达到节约能源外，还能使得抓臂能将物品转移到距离旋转轴4不同的距离处，提高了机器人抓臂的实用性。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.一种自动平衡校准的机器人抓臂，包括底座、旋转座、旋转轴、大臂、旋转驱动电机、平衡校准装置、移动装置、抓取机构和控制器，所述旋转座安装在底座上，所述旋转轴水平设置，所述旋转轴于所述大臂的中部位置与大臂固定连接，所述旋转轴与所述旋转座转动连接，所述旋转驱动电机固定安装在所述旋转座上，所述旋转驱动电机驱动所述旋转轴旋转，所述平衡校准装置位于大臂的一端，所述移动装置位于大臂的另一端，所述平衡校准装置包括第一驱动机构和由第一驱动机构驱动沿大臂轴线方向滑动的配重机构，其特征在于：所述移动装置包括第二驱动机构和由第二驱动机构驱动沿大臂轴线方向滑动的移动机构，所述抓取机构跟随所述移动机构固定移动，所述抓取机构上设有检测待抓取物品重量的压力传感器，所述配重机构上设有用于检测所述配重机构距所述旋转轴的距离的第一位移传感器，所述移动机构上设有用于检测所述移动机构距所述旋转轴的距离的第二位移传感器，所述第一位移传感器、所述第二位移传感器、所述第一驱动机构和所述第二驱动机构均与所述控制器电连接。

2.根据权利要求1所述的一种自动平衡校准的机器人抓臂，其特征在于：所述第一驱动机构包括与大臂固定连接的第一驱动电机和第一丝杆，所述第一驱动电机与所述控制器电连接，所述第一丝杆与大臂的轴线平行设置，第一丝杆的一端与所述第一驱动电机的输出轴固定连接，第一丝杆的另一端转动连接有第一轴承座，所述第一轴承座与大臂固定连接，所述配重机构包括与所述第一丝杆螺纹连接的配重块，在平衡校准装置端的大臂上设有与大臂轴线平行的第一滑轨，所述配重块上设有与所述第一滑轨配合的滑槽。

3.根据权利要求2所述的一种自动平衡校准的机器人抓臂，其特征在于：所述第二驱动机构包括与大臂固定连接的第二驱动电机和第二丝杆，所述第二驱动电机与所述控制器电连接，所述第二丝杆与大臂的轴线平行设置，第二丝杆的一端与所述第二驱动电机的输出轴固定连接，第二丝杆的另一端转动连接有第二轴承座，所述第二轴承座与大臂固定连接，所述移动机构包括与所述第二丝杆螺纹连接的移动座，在移动装置端的大臂上设有与大臂轴线平行的第二滑轨，所述移动座上设有与所述第二滑轨配合的滑槽。

4.根据权利要求3所述的一种自动平衡校准的机器人抓臂，其特征在于：移动装置端的大臂上还设有贯穿大臂上下表面的开槽，所述开槽的长度方向与大臂的轴线方向平行，所述抓取机构包括电动夹头和电动丝杆升降机，所述电动丝杆升降机与所述移动座固定连接，电动丝杆升降机的升降丝杆的下端穿过移动座和开槽竖直向下伸出，所述电动夹头固设于所述电动丝杆升降机的升降丝杆的下端。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种自动平衡校准的机器人抓臂，其特征在于：在所述底座上设有电动旋转台，所述电动旋转台的基座与底座固定连接，所述旋转座与电动旋转台的转动板固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动平衡校准的机器人抓臂，其特征在于：所述旋转驱动电机为减速电机。

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