CN221092707U - 一种抓持机械手及搬运系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种抓持机械手，包括若干个抓持装置，每一抓持装置均包括有转向执行件及钩爪构件，钩爪构件连接于转向执行件的执行端，若干个抓持装置之间成型有抓持工位区；压紧装置，压紧装置设置于抓持工位区的内部；转向执行件驱使钩爪构件的抓持端偏转，并配合压紧装置，以对抓持工位区内的标的物件进行夹持。同时，还公开了一种应用上述抓持机械手的搬运系统，实现在PACK之间的摆放间距极窄的情况下进行稳定抓取的目的，且不需要较高的定位精度和维护成本。

Description

一种抓持机械手及搬运系统

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，尤其涉及一种抓持机械手及搬运系统。

背景技术

在目前电池行业内，对PACK的抓取和搬运所采用的机械手主要采用如下两种：真空吸附式机械手以及两侧抓夹式机械手，其中，真空吸附式机械手通常使用真空吸盘吸附PACK顶部的表面来进行抓取，而真空吸附式机械手对pack的表面要求比较高，需要无大面积异形凸起或者凹陷的结构，由于pack在设计及生产的过程中，pack结构主要有有“土”字型、“凹”字型、“T”字型和“滑板”式，也即，pack结构难免有异形凸起或者凹陷的结构或者曲面表面，并且，吸盘本身会产生变形，因此，这使得真空吸附式机械手需要较高的定位和对吸盘本身进行长期检修、维护。

而两侧抓夹式机械手，如可参考2021年8月27日公开的申请公布号CN113307031A的一种用于抓取箱包的机器人复合抓手的操作方法，由于抓手抓包时，首先根据袋子的大小，调整抓手的抓取宽度，复合抓手通过可调气缸和可调气缸调节长抓齿和短抓齿的宽度，调好宽度后，吸盘的气缸处于关闭状态，复合抓手的长抓齿和短抓齿抓包，同时，压包组件的气缸启动，压包板下压包装袋，抓手完成抓包动作，开始码包工作。这样，长抓齿和短抓齿在抓包的过程中，需要预留足够的空间以便于长抓齿和短抓齿进行偏转运动，即PACK之间的摆放间距需要预留足够大，这使得pack的生产装配空间需要大，使得生产装配pack的空间利用率较为低下。

实用新型内容

为了克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，本实用新型提供一种抓持机械手及搬运系统，能够实现在PACK之间的摆放间距极窄的情况下进行稳定抓取的目的，且不需要较高的定位精度和维护成本。

本实用新型为解决其问题所采用的技术方案是：

一种抓持机械手，包括：

若干个抓持装置，每一所述抓持装置均包括有转向执行件及钩爪构件，所述钩爪构件连接于所述转向执行件的执行端，若干个所述抓持装置之间成型有抓持工位区；

压紧装置，所述压紧装置设置于所述抓持工位区的内部；

所述转向执行件驱使所述钩爪构件的抓持端绕其中心线旋转，并配合所述压紧装置，以对所述抓持工位区内的标的物件进行夹持。

在本实用新型的一些实施例中，所述钩爪构件包括钩爪支撑臂及抓持延伸臂，所述抓持延伸臂为所述钩爪构件的抓持端，所述抓持延伸臂设置于所述钩爪支撑臂的侧壁，所述钩爪支撑臂固定连接于所述转向执行件的执行端。

在本实用新型的一些实施例中，所述钩爪构件的抓持端设置有第一缓冲件。

在本实用新型的一些实施例中，所述转向执行件上设置有磁感应开关。

在本实用新型的一些实施例中，所述压紧装置包括有驱动装置及活塞伸缩件，所述活塞伸缩件活动连接所述驱动装置，所述活塞伸缩件上设置有第二缓冲件。

在本实用新型的一些实施例中，所述压紧装置上配置接近传感器。

在本实用新型的一些实施例中，该抓持机械手还包括有抓手固定座，所述抓手固定座上设置有法兰连接件，所述压紧装置及若干个所述抓持装置均安装固定于所述抓手固定座。

在本实用新型的一些实施例中，该抓持机械手还包括有视觉定位装置和光源装置，所述视觉定位装置及所述光源装置均所述抓持工位区的一侧，并均固定连接于所述抓手固定座。

在本实用新型的一些实施例中，所述抓持装置和/或所述压紧装置上设置有伸缩调节件。

在本实用新型还公开了一种搬运系统，包括：

上述的抓持机械手；

定位固定架，所述定位固定架上具有若干个定位工位区，所述抓持机械手活动设置于所述定位固定架的上方。

综上所述，本实用新型提供的一种抓持机械手及搬运系统，具有如下技术效果：

本实用新型利用压紧装置与能够绕着自身中心线转动的抓持装置相结合，不仅实现标的物件(即现有技术中较为重要的精密物件PACK)的稳定抓持，还避免抓持装置绕某一中心点转动所导致的标的物件之间间距空间过大的问题，从而实现在标的物件之间间距极窄的情况下进行抓取的目的，有效地提高了标的物件储放空间的利用率。并且，对标的物件的边缘位置的受力和标的物件与压紧装置之间的点接触或小面积接触所形成的夹持配合，能够有效降低了抓持机械手的定位精度，且降低了抓持机械手的维护成本。

附图说明

图1为本实用新型一种抓持机械手的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种搬运系统的整体结构示意图；

图3为本实用新型中抓持装置的操作示意图；

图4为本实用新型中压紧装置的操作示意图。

图标：1、抓持装置；11、转向执行件；12、钩爪构件；121、钩爪支撑臂；122、抓持延伸臂；2、抓持工位区；3、压紧装置；31、驱动装置；32、活塞伸缩件；41、第一缓冲件；42、第二缓冲件；51、抓手固定座；52、法兰连接件；6、定位固定架；61、定位工位区；71、标的物件；8、视觉定位装置。

具体实施方式

为了更好地理解和实施，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“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的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

具体请根据图1所示，本实用新型公开了一种抓持机械手，包括抓手固定座51、压紧装置3及若干个抓持装置1，其中，抓持装置1的数目优选配置为四个，四个抓持装置1均匀分布，并且压紧装置3及四个抓持装置1均安装固定于抓手固定座51，此处的安装固定优选为螺栓连接，如可以为焊接连接等。四个抓持装置1之间成型有抓持工位区2，如此，通过四个抓持装置1将同步作用在抓持工位区2内的标的物件71上，标的物件71的四个位置均匀受力，能够有效保证标的物件71在抓持过程中的受力稳定性。

应当说明的是，抓持装置1的数目不限于四个，如还可以为两个，两个抓持装置1相对设置，也能够有效保证标的物件71在抓持过程中的受力稳定性。根据标的物件71的结构和尺寸大小调整抓持装置1的数目，如，三个、五个、六个等。另外，上述的标的物件71优选为PACK，还可以为物体，如箱体等，箱体的外表面可以为平面，还可以为存在多处异形凸起或者凹陷的结构。

作为本方案的核心在于，具体请结合图1及图3所示，每一抓持装置1均包括有转向执行件11及钩爪构件12，钩爪构件12连接于转向执行件11的执行端。其中，转向执行件11优选为旋转压紧气缸，或者，还可选为伺服电机，启动转向执行件11，转向执行件11驱使钩爪构件12的抓持端绕其中心线旋转，也即，钩爪构件12移动至两个标的物件71之间的间距位置处，并在转向执行件11的作用下，钩爪构件12能够绕着自身的中心线进行转动，直至钩爪构件12的抓持端钩住或扣合至标的物件71的侧边边沿下方，如此，两个标的物件71之间的间距可压缩至供钩爪构件12移动且不发生干涉的间距即可，有效地大幅度缩减两个标的物件71之间的间距。

应当说明的是，具体请根据图1所示，上述钩爪构件12包括钩爪支撑臂121及抓持延伸臂122，抓持延伸臂122为钩爪构件12的抓持端，抓持延伸臂122设置于钩爪支撑臂121的侧壁，钩爪支撑臂121固定连接于转向执行件11的执行端。

其中，上述钩爪构件12的中心线应当理解为钩爪支撑臂121沿着长度方向延伸的中心线，钩爪支撑臂121可选为圆柱形杆件，或者为多棱柱状杆件，抓持延伸臂122可以为沿着垂直于钩爪构件12的中心线方向延伸的凸起，则钩爪构件12成型为L型状结构，当然，抓持延伸臂122的数目还可以为两个，两个抓持延伸臂122相对设置，则钩爪构件12成型为T型状结构，抓持延伸臂122的数目还可以为三个，四个，五个等，多个抓持延伸臂122分布于钩爪支撑臂121的侧壁上。

此外，抓持延伸臂122还可以为环状结构，即抓持延伸臂122绕着钩爪支撑臂121的周侧方向延伸设置，如此，钩爪构件12将可以旋转任意角度进行抓持标的物件71。

钩爪构件12在抓持的过程中，抓持延伸臂122的顶部与标的物件71进行抵接受力，即可实现利用钩爪构件12进行抬起、运送的目的。

进一步的，具体请根据图1所示，上述的压紧装置3设置于抓持工位区2的内部，即启动压紧装置3，使得标的物件71能够压紧在钩爪构件12的抓持端上，从而实现压紧装置3配合若干抓持装置1对抓持工位区2内的标的物件71进行稳定夹持的目的。

如此，标的物件71在夹持过程中能够更加的稳定，有效避免标的物件71在夹持搬运的过程中遇到卡顿、急停等特殊情况标的物件71产生移位或掉落的风险，为标的物件71在搬运过程中提供了安全保障。

由于压紧装置3作为提供压力/压紧力的装置，则压紧装置3作用在标的物件71表面的一端端部可以为平面，以提供更大的受力面积。或者，压紧装置3作用在标的物件71表面的一端端部还可以为曲面，如此，当标的物件71的表面存在异形凸起或者凹陷的结构或者曲面表面，压紧装置3与标的物件71形成点接触受力，仍然能够将标的物件71压紧在钩爪构件12的抓持端上，达到稳定地抓持的效果，同时，压紧装置3可在任意位置处对标的物件71进行抵接压紧，从而能够大幅度地降低了抓取的精度和难度，也降低了压紧装置3及其抓持机械手的成本和后续校正、维护的成本。

为考虑压紧受力的均衡性，请根据图1所示，压紧装置3优选配置为两个，两个压紧装置3相对设置。或者，压紧装置3还可以配置为三个，四个，五个，六个等，若干个压紧装置3均匀分布，每一压紧装置3为独立配置，即可根据不同标的物件71的结构或大小启动使用不同的压紧装置3、以及不同压紧装置3的压紧力度。

应当说明的是，上述的压紧装置3可选为压紧装置3还可选为液压缸，或者，压紧装置3还可选为气压缸，或者，压紧装置3还可选为电缸。具体请根据图1所示，压紧装置3包括有驱动装置31及活塞伸缩件32，活塞伸缩件32活动连接驱动装置31，则在驱动装置31的作用下，活塞伸缩件32能够做往复直线运动，即为，当压紧装置3处于压紧状态时，活塞伸缩件32将朝标的物件71进行直线滑动，直至活塞伸缩件32的端部压住标的物件71即可，当压紧装置3处于复位状态时，活塞伸缩件32将远离标的物件71作直线滑动，则装配人员或装卸设备可从该抓持机械手拿取标的物件71，将标的物件71从抓持装置1的抓持端上取走。

还应当说明的是，上述的压紧装置3还可选为弹簧液压缓冲器，则如图4所示，该压紧装置3可随着抓手固定座51朝标的物件71移动，直至压紧装置3的活塞伸缩件32的端部抵接在标的物件71，从而实现压紧装置3压紧标的物件71的目的。

作为本实施例的一种优选方式，具体根据图1所示，钩爪构件12的抓持端设置有第一缓冲件41。第一缓冲件41采用具有弹性的材料，如硅胶、橡胶等，即利用第一缓冲件41的弹性形变能力，能够非常有效地将钩爪构件12的抓持端在刚接触标的物件71时所产生的冲击力以及钩爪构件12的抓持端在抵接接触标的物件71时所产生的挤压力，从而避免钩爪构件12的抓持端与标的物件71之间形成钢性接触而导致对标的物件71的表面产生损坏的风险。

作为本实施例的一种优选方式，具体根据图1所示，上述压紧装置3的活塞伸缩件32上设置有第二缓冲件42。第二缓冲件42采用具有弹性的材料，如硅胶、橡胶等，即利用第二缓冲件42的弹性形变能力，能够有效地将活塞伸缩件32在刚接触标的物件71时所产生的冲击力以及活塞伸缩件32在抵接接触标的物件71时所产生的挤压力，从而避免活塞伸缩件32与标的物件71之间形成钢性接触而导致对标的物件71的表面产生损坏的风险。

除上述的采用第二缓冲件42来达成保护标的物件71的表面的方式外，实用新型人还提供了另一种优选方式，压紧装置3上配置接近传感器。此处的接近传感器是一种具有感知物体接近能力的器件，它能检测对象的移动信息和存在信息转换为电气信号。接近传感器包括有电容式接近传感器、电感式接近传感器、光电式接近传感器。

如此，压紧装置3的活塞伸缩件32能够利用接近传感器精准地检测是否压紧在标的物件71上，确保压紧装置3能够稳定地作用在标的物件71，保证压紧装置3的压紧到位，这样不仅避免压紧装置3没有精准地压紧在标的物件71上而导致抓取标的物件71不够牢固的问题，也避免压紧装置3的活塞伸缩件32没能准确压紧在指定位置范围内而出现过压的压损现象，或者，避免压紧装置3的活塞伸缩件32没能准确压紧在指定位置范围内而出现压力不足的问题。

作为本实施例的进一步优选方式，转向执行件11上设置有磁感应开关。利用磁感应开关能够有效检测每一抓持装置1的偏转是否旋转到位，从而有效避免由于抓持装置1的转向执行件11的偏转角度不到位而导致钩爪构件12的抓持端与标的物件71出现不完全扣合的问题，进而避免钩爪构件12扣合不到位而发生标的物件71脱落的隐患。

必须说明的是，上述的抓持装置1设置有伸缩调节件，利用伸缩调节件以调节改变钩爪构件12的抓持端在高度方向上位置，也即为改变抓持工位区2在高度方向上的距离，如此，一方面，保证钩爪构件12的抓持端可根据不同型号的标的物件71的高度位置进行灵活调整，从而能够精准地扣合不同高度的标的物件71，提高了该抓持机械手抓持标度物件的适配范围。另一方面，增大抓持工位区2的高度距离，使得抓持工位区2所能容置标的物件71数目可进行增大，从而提升了该抓持机械手的单托容量，降低了抓持和搬运的次数和成本，提高了抓持和运输的效率。

此外，除上述在抓持装置1设置有伸缩调节件外，还可以在压紧装置3上设置有伸缩调节件，这不仅能够改变压紧装置3作用在标的物件71表面的力度大小，从而避免压紧装置3过压导致对标的物件71的外表面造成压损的风险。另外，还能够增大抓持工位区2的高度距离，使得抓持工位区2所能容置标的物件71数目可进行增大，从而提升了该抓持机械手的单托容量，降低了抓持和搬运的次数和成本，提高了抓持和运输的效率。

还应当说明的是，抓持装置1和压紧装置3均设置有伸缩调节件，从而使得抓持工位区2的高度距离的幅度更好，有利于进一步提高抓持工位区2所能容置标的物件71数目。并且，上述的伸缩调节件可选液压缸，还可选气缸或者电缸，当然，其他能够抓持装置1及压紧装置3在高度方向上的机构或结构均可作为本方案的伸缩调节件。

作为本实施例的一种优选方式，该抓持机械手还包括有视觉定位装置8和光源装置，视觉定位装置8及光源装置均抓持工位区2的一侧，并均固定连接于抓手固定座51。其中，视觉定位装置8优选为CCD相机，通过光源装置提供充足的光线以照明标的物件71，使得视觉定位装置8能够对PACK进行更加精准地定位，如该抓持机械手在抓取标的物件71前进行精准定位检测，或者，标的物件71放置在抓持工位区2内部时进行精准定位检测，从而保证该抓持机械手能够整体准确地抓取标的物件71。

作为本实施例的一种优选方式，具体请根据图1所示，抓手固定座51上设置有法兰连接件52，此处法兰连接件52优选采用气锁快换法兰，利用法兰连接件52能够将该抓持机械手快速安装在外部设备上，外部设备如为四轴关节机器人、六轴关节机器人、XYZ三轴模组执行机构等，也更便于该抓持机械手后续的拆装维护。

基于上述所公开的抓持机械手，实用新型人还公开了一种搬运系统，具体请结合图1及图2所示，该搬运系统包括：

有上述的抓持机械手；

定位固定架6，定位固定架6上具有若干个定位工位区61，其中，每一定位工位区61均用于放置上述的标的物件71，此处应当说明的是，每一定位工位区61内所放置标的物件71的数目可以是一个，也可以是多个，多个标的物件71沿着高度方向进行层叠设置，抓持机械手活动设置于定位固定架6的上方。

如此，抓持机械手在抓持的过程中，抓持机械手先移动至定位固定架6的某一定位工位区61的上方，此时，抓持机械手的抓持装置1位于相邻两个定位工位区61之间，也即，抓持机械手的抓持装置1位于相邻两个标的物件71之间，并且，视觉定位装置8将对抓持工位区2内的标的物件71进行扫描检测以进行定位。

其次，抓持机械手中抓持装置1的转向执行件11驱使钩爪构件12转动，使得抓持装置1的钩爪构件12能够扣合标的物件71。

接着，抓持机械手中压紧装置3的驱动装置31驱使活塞伸缩件32抵接接触于标的物件71。

最后，将抓持机械手在外部设备的带动提起一定的安全高度并移送至定位固定架6外部指定为止，完成搬运系统的搬送目的。

应当说明的是，上述的操作步骤仅作为参考示例，并不作为限定使用，操作人员可根据实际的操作经验或操作习惯进行调整。例如，抓持机械手中压紧装置3为弹簧液压缓冲器时，压紧装置3随着抓手固定座51抵接压紧在标的物件71上，再进行抓持机械手中抓持装置1的钩爪构件12能够扣合标的物件71等。

还应当说明的是，定位固定架6还可以用于储放标的物件71，即抓持机械手可将标的物件71夹持后自定位固定架6的外部移送至至定位固定架6中指定的某一定位工位区61中，从而实现对若干个标的物件71的储放。

应当注意的是，考虑定位固定架6用于放置标的物件71，由于取放标的物件71的过程中容易产生刮擦或者磕碰，定位固定架6优先选用非金属材料，如泡沫材料等。或者，定位固定架6还可以选用金属材料，并在每一定位工位区61中设置有非金属缓冲层，此处非金属缓冲层所选用的材料如可以为硅胶、橡胶等。

本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种抓持机械手，其特征在于，包括：

若干个抓持装置(1)，每一所述抓持装置(1)均包括有转向执行件(11)及钩爪构件(12)，所述钩爪构件(12)连接于所述转向执行件(11)的执行端，若干个所述抓持装置(1)之间成型有抓持工位区(2)；

压紧装置(3)，所述压紧装置(3)设置于所述抓持工位区(2)的内部；

所述转向执行件(11)驱使所述钩爪构件(12)的抓持端绕其中心线旋转，并配合所述压紧装置(3)，以对所述抓持工位区(2)内的标的物件(71)进行夹持。

2.根据权利要求1所述的抓持机械手，其特征在于：所述钩爪构件(12)包括钩爪支撑臂(121)及抓持延伸臂(122)，所述抓持延伸臂(122)为所述钩爪构件(12)的抓持端，所述抓持延伸臂(122)设置于所述钩爪支撑臂(121)的侧壁，所述钩爪支撑臂(121)固定连接于所述转向执行件(11)的执行端。

3.根据权利要求1或2所述的抓持机械手，其特征在于：所述钩爪构件(12)的抓持端设置有第一缓冲件(41)。

4.根据权利要求1或2所述的抓持机械手，其特征在于：所述转向执行件(11)上设置有磁感应开关。

5.根据权利要求1所述的抓持机械手，其特征在于：所述压紧装置(3)包括有驱动装置(31)及活塞伸缩件(32)，所述活塞伸缩件(32)活动连接所述驱动装置(31)，所述活塞伸缩件(32)上设置有第二缓冲件(42)。

6.根据权利要求1或5所述的抓持机械手，其特征在于：所述压紧装置(3)上配置接近传感器。

7.根据权利要求1或2或5所述的抓持机械手，其特征在于：还包括有抓手固定座(51)，所述抓手固定座(51)上设置有法兰连接件(52)，所述压紧装置(3)及若干个所述抓持装置(1)均安装固定于所述抓手固定座(51)。

8.根据权利要求7所述的抓持机械手，其特征在于：还包括有视觉定位装置(8)和光源装置，所述视觉定位装置(8)及所述光源装置均所述抓持工位区(2)的一侧，并均固定连接于所述抓手固定座(51)。

9.根据权利要求1或2或5所述的抓持机械手，其特征在于：所述抓持装置(1)和/或所述压紧装置(3)上设置有伸缩调节件。

10.一种搬运系统，其特征在于，包括：

至少一个权利要求1至9任意一项所述的抓持机械手；

定位固定架(6)，所述定位固定架(6)上具有若干个定位工位区(61)，所述抓持机械手活动设置于所述定位固定架(6)的上方。