CN220641651U - 一种移动式夹取机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种移动式夹取机构，涉及机械技术领域。该移动式夹取机构，包括龙门架，所述龙门架的外壁固定连接有轮组安装板，所述轮组安装板之间转动连接有胶轮，所述轮组安装板的一侧外壁固定连接有电机一，所述电机一的输出轴与胶轮的外壁固定连接。本实用新型通过移动小车、夹取装置、抬升机构、旋转结构等结构的配合使用，实现了对物品的抓取，且方便调节夹取的高度和角度；本实用新型采用了国标方管铝(6061合金)作为主要的结构装配和承重件，具有轻量化，结构稳定化，易于加工和检修的特点，在吸盘顶部等承重关键部件都采用了碳纤维板材(东丽T300)，在实现轻量化的同时保证了强度和刚度。

Description

一种移动式夹取机构

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其涉及一种移动式夹取机构。

背景技术

易拉罐、保鲜盒等产品在我们生活中较为普遍，现如今工业领域对自动化要求越来越高，在易拉罐、保鲜盒等产品的生产搬运逐渐被机械结构取代。

经检所专利号为CN217123177U的中国专利公开了一种罐体移载机械手，该机械手旨在解决现有技术下机械手无法根据使用需要调节夹持大直径的罐体同时也无法快速将罐体进行移载放置的技术问题。该机械手包括移栽装置、安装在所述移栽装置的X轴移动模块、连接于所述X轴移动模块用于进行配合移动的导向移动模块；所述导向移动模块外侧设置有用于进行竖向移动的Z轴移动模块，所述Z轴移动模块外侧设置有用于进行夹取的调节夹取模块，所述调节夹取模块内部设置有用于扩大夹持的范围从而达到对大直径罐体稳固夹持的连杆机构。

上述专利通过机械手对物品进行抓取，容易对物品进行损坏；且在夹取物品时，可以在X轴和Z轴进行调节，但不方便对夹取的角度进行调节，精确度不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种移动式夹取机构，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种移动式夹取机构，包括龙门架，所述龙门架的外壁固定连接有轮组安装板，所述轮组安装板之间转动连接有胶轮，所述轮组安装板的一侧外壁固定连接有电机一，所述电机一的输出轴与胶轮的外壁固定连接，所述龙门架的顶部外壁固定连接有安装支架，所述安装支架的一侧外壁转动连接有带轮，两个带轮之间设置有同步带，所述带轮通过同步带传动连接，其中一个安装支架的一侧外壁固定连接有电机二，所述电机二的输出轴与带轮的一端连接固定连接，所述带轮、安装支架、同步带、电机二组成传动结构，所述龙门架的顶部外壁滑动连接有移动小车，所述移动小车与传动结构连接，所述移动小车的下方设置有夹取装置。

优选地，所述移动小车包括直线轴承安装板，所述直线轴承安装板的底部外壁固定连接有小车铝架，所述小车铝架的底部外壁设置有H型槽轮，所述直线轴承安装板的顶部外壁设置有电机三，所述电机三的输出轴固定连接有圆柱齿轮一，所述直线轴承安装板的顶部外壁且位于圆柱齿轮一的一侧设置有齿条配合座，所述小车铝架的下方设置有真空发生器支撑架，所述真空发生器支撑架的外壁设置有真空发生器。

优选地，所述同步带贯穿移动小车，所述同步带的上侧与直线轴承安装板的底部外壁连接，所述同步带的下侧外壁与真空发生器支撑架的底部外壁连接。

优选地，所述夹取装置包括上吸盘架，所述上吸盘架的顶部外壁固定连接有齿条安装板，所述齿条安装板的一侧外壁固定连接有齿条，所述圆柱齿轮一的外壁与齿条的外壁啮合，所述上吸盘架的下方设置有下吸盘架，所述下吸盘架的底部设置有吸盘组件，所述吸盘组件与真空发生器连接。

优选地，所述齿条安装板的一侧外壁固定连接有电机四，所述电机四的输出轴固定连接有圆柱齿轮二，所述上吸盘架和下吸盘架之间设置有圆柱齿轮三，所述圆柱齿轮三的底部外壁与下吸盘架的外壁固定连接，所述圆柱齿轮三通过轴承与上吸盘架的外壁转动连接，所述圆柱齿轮二和圆柱齿轮三啮合。

优选地，所述吸盘组件包括吸盘、连接杆、紧固螺栓，所述连接杆的底部固定连接有吸盘，所述连接杆贯穿下吸盘架，所述连接杆的外壁螺纹连接有紧固螺栓。

与相关技术相比较，本实用新型提供的一种移动式夹取机构具有如下有益效果：

1、本实用新型提供一种移动式夹取机构，通过移动小车、夹取装置、抬升机构、旋转结构等结构的配合使用，实现了对物品的抓取，且方便调节夹取的高度和角度。

2、本实用新型采用了国标方管铝(6061合金)作为主要的结构装配和承重件，具有轻量化，结构稳定化，易于加工和检修的特点，在吸盘顶部等承重关键部件都采用了碳纤维板材(东丽T300)，在实现轻量化的同时保证了强度和刚度。

3、加工方式采用数控铣床，精度控制在±0.05mm，在吸盘捕获机构处设计一减压装置，很好的利用吸盘原理实现对物品的捕获和释放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的图1中A处放大结构示意图；

图3为本实用新型的部分结构示意图；

图4为本实用新型的部分仰视结构示意图；

图5为本实用新型的移动小车结构示意图；

图6为本实用新型的夹取装置结构示意图。

图中：1、龙门架；2、轮组安装板；3、胶轮；4、电机一；5、带轮；6、安装支架；7、同步带；8、电机二；9、移动小车；901、直线轴承安装板；902、H型槽轮；903、电机三；904、圆柱齿轮一；905、齿条配合座；906、小车铝架；907、真空发生器支撑架；908、真空发生器；10、夹取装置；101、上吸盘架；102、齿条安装板；103、齿条；104、下吸盘架；105、吸盘组件；106、电机四；107、圆柱齿轮二；108、圆柱齿轮三。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

请参阅图1-图6，本实用新型提供一种技术方案：一种移动式夹取机构，包括龙门架1，龙门架1的外壁固定连接有轮组安装板2，轮组安装板2之间转动连接有胶轮3，轮组安装板2的一侧外壁固定连接有电机一4，电机一4的输出轴与胶轮3的外壁固定连接，龙门架1的顶部外壁固定连接有安装支架6，安装支架6的一侧外壁转动连接有带轮5，两个带轮5之间设置有同步带7，带轮5通过同步带7传动连接，其中一个安装支架6的一侧外壁固定连接有电机二8，电机二8的输出轴与带轮5的一端连接固定连接，带轮5、安装支架6、同步带7、电机二8组成传动结构，龙门架1的顶部外壁滑动连接有移动小车9，移动小车9与传动结构连接，移动小车9的下方设置有夹取装置10。

本实施方案中，龙门架1主要承重材料本设计采用国标方管铝(6061合金，如图2所示)，相比于传统的欧标铝，该种材料具有轻量化，结构稳定性好，易于加工和检修的优点。支架的加固片采用碳纤维(东丽T300)材料制造，密度为1760千克每立方米，相对于其他金属材料可以减重一半以上。能够在质量远低于其他材料的基础上带来极强的抗弯抗压性能，保证整个结构的稳固。

其中，移动小车9包括直线轴承安装板901，直线轴承安装板901的底部外壁固定连接有小车铝架906，小车铝架906的底部外壁设置有H型槽轮902，直线轴承安装板901的顶部外壁设置有电机三903，电机三903的输出轴固定连接有圆柱齿轮一904，直线轴承安装板901的顶部外壁且位于圆柱齿轮一904的一侧设置有齿条配合座905，小车铝架906的下方设置有真空发生器支撑架907，真空发生器支撑架907的外壁设置有真空发生器908。

其中，同步带7贯穿移动小车9，同步带7的上侧与直线轴承安装板901的底部外壁连接，同步带7的下侧外壁与真空发生器支撑架907的底部外壁连接。

其中，夹取装置10包括上吸盘架101，上吸盘架101的顶部外壁固定连接有齿条安装板102，齿条安装板102的一侧外壁固定连接有齿条103，圆柱齿轮一904的外壁与齿条103的外壁啮合，齿条103与齿条配合座905滑动连接，上吸盘架101的下方设置有下吸盘架104，下吸盘架104的底部设置有吸盘组件105，吸盘组件105与真空发生器908连接。

本实施方案中，电机三903、圆柱齿轮一904、齿条配合座905、齿条103等结构组成抬升机构，我们使用了齿条结合电机的设计方案。采用国标方管铝(6061合金)制作齿条结构，保证结构刚度的同时实现轻量化，同时采用M2006P36M2006 P36直流无刷减速电机，功率持续最大为44w，最大输出力矩1N·m，重量仅为90g，外径仅为24mm，功率大，质量小，所占空间小，预留给机构的可操作空间大。

抬升机构采用刚性结构，可以避免在运行的过程中出现晃动，保证运行的稳定性。通过代码控制电机转速，能够实现对吸盘捕获机构位置的精确控制，保证每次捕获吸盘都能准确出现在物品的正上方。同时该结构响应迅速，电机的转动立刻转化为吸盘捕获机构的纵向位移，极大地减少了调整时间。

其中，齿条安装板102的一侧外壁固定连接有电机四106，电机四106的输出轴固定连接有圆柱齿轮二107，上吸盘架101和下吸盘架104之间设置有圆柱齿轮三108，圆柱齿轮三108的底部外壁与下吸盘架104的外壁固定连接，圆柱齿轮三108通过轴承与上吸盘架101的外壁转动连接，圆柱齿轮二107和圆柱齿轮三108啮合。

本实施方案中，在吸盘组件的上端，设计了一个有电机四106、圆柱齿轮二107、圆柱齿轮三108、轴承组成的旋转机构。该机构由电机四106驱动，采用非同心圆设计。即在吸盘组件顶部设计一个圆柱齿轮三108与圆柱齿轮二107进行咬合，通过控制电机四106驱动，可以实现吸盘组件在以电机四106为圆心的圆形路径内的移动，进行姿态调整，便于精确定位物品位置。

其中，吸盘组件105包括吸盘、连接杆、紧固螺栓，连接杆的底部固定连接有吸盘，连接杆贯穿下吸盘架104，连接杆的外壁螺纹连接有紧固螺栓。

本实施方案中，选择使用吸盘代替夹爪来实现对目标物品的捕获。考虑到易拉罐顶部构造特殊，夹取机构共设计了三个吸盘，通过反复测试，我们所设计的夹取装置可以保证两个及以上的吸盘成功吸附到易拉罐上，而两个吸盘提供的吸附力足以将未开封的可口可乐易拉罐吊起。另一需要搬运的物体为“保鲜盒”，该物品顶部平整，三个吸盘都能成功吸附至其顶端。

考虑到吸盘的特殊性，我们在吸盘底部设计了一个减压机构(如图6)。即在吸盘底部制造一个与外界联通的小孔，进行物品的捕获时小孔通过挡块封闭，保证吸盘内气压正常，能够顺利吸取物体。放置物体时，小孔上的挡块上升，小孔开启，吸盘内气压迅速降低，物体脱落，成功放置。

吸盘顶部固定板采用双层碳纤维板材(东丽T300)叠加而成，保证承重时结构不会发生弯曲。同时，本机另外构增加额外的固定铰链固定点，使用钛合金螺栓进行穿插，中间填充尼龙柱进行强度增加设计。

本实用新型的硬件设计如下：

4.1单片机

本专利将使用STM32F407系列的单片机进行相关功能开发，该单片机具有运算能力强(能够计算浮点数)，缓存大，同时还有CAN通信网络，能够同时控制多个从机，进而满足更多的需求。

4.2路径识别模块

本模块将使用灰度传感器进行路径识别并与视觉数据融合提供起重机移动数据，配合场地的搭建能够提供比较精准的路径规划。

4.3电源模块

电源模块将使用Dji TB47S电池作为整车供电。

4.4电机驱动模块

电机驱动模块将采用Robomaster 3508电机进行起重机各部分的驱动，该电机能够通过CAN总线向单片机反馈位置，速度以及电流信息，能够配合相关算法进行更精确的控制，从而满足精准控制的需求。

4.5抬升机构模块

该模块将使用Robomaster 2006电机进行驱动，该电机除了具有上述3508电机的优点之外，还有体积小、质量轻的特点，非常适合使用在抬升机构上。

4.6舵机驱动模块

本模块我们将使用SG90舵机来进行相应开发，该舵机具有反应速度快，驱动质量大的有点，适合在该场景下驱动吸盘进行转动。

4.6摄像头模块

摄像头模块将使用深度相机进行目标识别及路径规划，从而能够做到。

工作原理：使用时，启动电机一4带动带轮5转动，带轮5带动同步带7工作，同步带7带动移动小车9左右运动，启动电机三903带动圆柱齿轮一904转动，圆柱齿轮一904带动齿条103上下运动，齿条103贯穿移动小车9，齿条103带动与其连接的夹取装置10上下移动，在吸盘组件的上端，设计了一个由电机四106、圆柱齿轮二107、圆柱齿轮三108、轴承组成的旋转机构，该机构由电机四106驱动，采用非同心圆设计，即在吸盘组件顶部设计圆柱齿轮三108与圆柱齿轮二107进行咬合，通过控制电机四106驱动，可以实现吸盘组件在以电机四106为圆心的圆形路径内的移动，进行姿态调整，便于精确定位物品位置通过真空发生器908控制吸盘夹取物品。

基于以上设计就可以实现吸盘捕获在场地平面内的XY轴运动，另外通过抬升机构可以实现Z轴上的运动。另外，通过我们所涉及的吸盘气压控制结构可以控制吸盘内的气压。因此，吸盘捕获机构就可以对框架范围内任意位置的物品进行捕获和释放。

Claims (6)

1.一种移动式夹取机构，包括龙门架(1)，其特征在于：所述龙门架(1)的外壁固定连接有轮组安装板(2)，所述轮组安装板(2)之间转动连接有胶轮(3)，所述轮组安装板(2)的一侧外壁固定连接有电机一(4)，所述电机一(4)的输出轴与胶轮(3)的外壁固定连接，所述龙门架(1)的顶部外壁固定连接有安装支架(6)，所述安装支架(6)的一侧外壁转动连接有带轮(5)，两个带轮(5)之间设置有同步带(7)，所述带轮(5)通过同步带(7)传动连接，其中一个安装支架(6)的一侧外壁固定连接有电机二(8)，所述电机二(8)的输出轴与带轮(5)的一端连接固定连接，所述带轮(5)、安装支架(6)、同步带(7)、电机二(8)组成传动结构，所述龙门架(1)的顶部外壁滑动连接有移动小车(9)，所述移动小车(9)与传动结构连接，所述移动小车(9)的下方设置有夹取装置(10)。

2.根据权利要求1所述的一种移动式夹取机构，其特征在于：所述移动小车(9)包括直线轴承安装板(901)，所述直线轴承安装板(901)的底部外壁固定连接有小车铝架(906)，所述小车铝架(906)的底部外壁设置有H型槽轮(902)，所述直线轴承安装板(901)的顶部外壁设置有电机三(903)，所述电机三(903)的输出轴固定连接有圆柱齿轮一(904)，所述直线轴承安装板(901)的顶部外壁且位于圆柱齿轮一(904)的一侧设置有齿条配合座(905)，所述小车铝架(906)的下方设置有真空发生器支撑架(907)，所述真空发生器支撑架(907)的外壁设置有真空发生器(908)。

3.根据权利要求2所述的一种移动式夹取机构，其特征在于：所述同步带(7)贯穿移动小车(9)，所述同步带(7)的上侧与直线轴承安装板(901)的底部外壁连接，所述同步带(7)的下侧外壁与真空发生器支撑架(907)的底部外壁连接。

4.根据权利要求2所述的一种移动式夹取机构，其特征在于：所述夹取装置(10)包括上吸盘架(101)，所述上吸盘架(101)的顶部外壁固定连接有齿条安装板(102)，所述齿条安装板(102)的一侧外壁固定连接有齿条(103)，所述圆柱齿轮一(904)的外壁与齿条(103)的外壁啮合，所述上吸盘架(101)的下方设置有下吸盘架(104)，所述下吸盘架(104)的底部设置有吸盘组件(105)，所述吸盘组件(105)与真空发生器(908)连接。

5.根据权利要求4所述的一种移动式夹取机构，其特征在于：所述齿条安装板(102)的一侧外壁固定连接有电机四(106)，所述电机四(106)的输出轴固定连接有圆柱齿轮二(107)，所述上吸盘架(101)和下吸盘架(104)之间设置有圆柱齿轮三(108)，所述圆柱齿轮三(108)的底部外壁与下吸盘架(104)的外壁固定连接，所述圆柱齿轮三(108)通过轴承与上吸盘架(101)的外壁转动连接，所述圆柱齿轮二(107)和圆柱齿轮三(108)啮合。

6.根据权利要求4所述的一种移动式夹取机构，其特征在于：所述吸盘组件(105)包括吸盘、连接杆、紧固螺栓，所述连接杆的底部固定连接有吸盘，所述连接杆贯穿下吸盘架(104)，所述连接杆的外壁螺纹连接有紧固螺栓。