CN108818494A - 重力机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重力机械手，旨在提供一种具有能够较为牢固地安装在桁架上，长时间的使用不容易导致连接处的损坏和损毁，避免造成机械手损伤的优点的重力机械手，其技术方案要点是，底座与地面之间连接有桁架，底座与桁架之间通过连接机构锁紧连接，桁架包括中间板和平行于中间板并设于其两侧的滑移杆，连接机构包括设于底座上用于卡住中间板的连接件，以及设于底座两侧的套管，连接件包括开设于底座内的容纳槽，容纳槽中滑移连接有固定板，固定板上连接有卡紧杆，中间板上对应卡紧杆设有卡紧孔，容纳槽中还设有用于推动固定板朝向卡紧槽一侧滑移的推动件，在安装时能够极大程度上提升连接的牢固性。

Description

重力机械手

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体涉及一种重力机械手。

背景技术

机械手是一种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。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动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。

机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力。工业机械手机器人的一个重要分支，机械手按驱动方式可分为液压式、气动式、电动式、机械式。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手主要由执行机构、驱动机构和控制***三大部分组成。手部是用来抓持工件（或工具）的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动（摆动）、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。

运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。

一般专用机械手有2～3个自由度。控制***是通过对机械手每个自由度的电机的控制，来完成特定动作。同时接收传感器反馈的信息，形成稳定的闭环控制。控制***的核心通常是由单片机或dsp等微控制芯片构成，通过对其编程实现所要功能。

目前，公开号为CN108406747A的中国专利公开了一种助力机械手，它手臂，其上设有第一锁紧件；转接件，其与手臂通过X向铰接轴进行铰接，使手臂绕X向铰接轴转动；锁紧机构，其可拆卸的固定在转接件上；

当手臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，锁紧机构与第一锁紧件锁合，使手臂与转接件固定连接；连接件，其与转接件通过Z向铰接轴进行铰接，使固定连接的转接件和手臂同时绕Z向铰接轴转动；升降驱动机构，其与所述连接件连接，用于驱动连接件、转接件和手臂沿Z向移动。

这种助力机械手虽然解决人工无法控制机械手的搬运速度和力量，质量大、体积不等的工件难于装卸的问题，但是由于目前重力机械手的重量较大，只能够安装在桁架上进行应用，而这种机械手较难安装在桁架上，其连接位置在长时间使用后容易崩坏损毁，造成机械手的损坏。

发明内容

本发明的目的是提供一种重力机械手，其具有能够较为牢固地安装在桁架上，长时间的使用不容易导致连接处的损坏和损毁，避免造成机械手损伤的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种重力机械手，包括底座和连接在底座上的机械手臂，机械手臂包括相互转动连接的一级臂和二级臂，一级臂与底座连接，二级臂末端设有和机械手爪，底座与地面之间连接有桁架，底座与桁架之间通过连接机构锁紧连接，桁架包括中间板和平行于中间板并设于其两侧的滑移杆，连接机构包括设于底座上用于卡住中间板的连接件，以及设于底座两侧的套管，连接件包括开设于底座内的容纳槽，容纳槽中滑移连接有固定板，固定板上连接有卡紧杆，中间板上对应卡紧杆设有卡紧孔，容纳槽中还设有用于推动固定板朝向卡紧槽一侧滑移的推动件。

通过采用上述技术方案，当操作人员需要将重力机械手安装在桁架上时，可以将套管套设在桁架的滑移杆上，然后将底座与中间板对接，再启动推动件，使容纳槽中的固定板向下滑移，从而使卡紧杆穿设于卡紧槽内，如此一方面套管能够套设在滑移杆上，进行较为牢固的连接，另一方面滑移杆穿设于卡紧孔内，也能够提升连接的牢固性，同时中间的卡紧杆与两侧的套管配合，也能够提升稳定性，防止重力机械手侧翻。

如此在安装时能够极大程度上提升连接的牢固性，即使一根卡紧杆断裂，其他卡紧杆也能够使用，就能够保持长时间的正常运作，防止长时间的使用而导致连接处的损坏，避免造成机械手的损伤和经济损失。

进一步设置：容纳槽内设有平行于固定板的推动板，推动板与固定板通过连接杆固定，连接杆环绕固定板中心点设有若干根，推动件能够带动推动板滑移。

进一步设置：推动件包括平行于水平面固定在容纳槽顶面上的电机减速器，电机减速器的输出轴上通过锥齿轮连接有驱动丝杠，驱动丝杆穿透推动板并与推动板螺纹连接，且驱动丝杠的末端一体设有限位块，限位块的直径大于驱动丝杠的直径。

通过采用上述技术方案，电机减速器带动驱动丝杠旋转，通过驱动丝杠与推动板之间的螺纹，就能够带动推动板上下滑移，同时由于限位块的设置，就能够防止驱动丝杠脱离推动板而导致的整体倾覆。

进一步设置：推动件包括连接在推动板与容纳槽顶壁之间的剪叉式升降件，剪叉式升降件的一侧分别与推动板和容纳槽顶壁铰接，另一侧分别滑移连接在推动板与容纳槽顶壁上，推动件还包括固定在容纳槽顶壁上的推动气缸，推动气缸的输出轴与剪叉式升降件滑移连接的一侧铰接。

进一步设置：剪叉式升降件包括两组平行设置的升降组，升降组包括交叉铰接的第一铰接杆和第二铰接杆，第一铰接杆与第二铰接杆之间通过若干根销轴转动连接。

通过采用上述技术方案，推动气缸的输出轴推动第一铰接杆，第一铰接杆与第二铰接杆相对于中间的铰接点旋转，就能够改变第一铰接杆与第二铰接杆之间的夹角，从而改变剪叉式升降件的支撑高度，从而实现将推动板和固定板推出容纳槽的目的。

进一步设置：一级臂底座之间转动连接，并通过第一转动电机控制旋转，二级臂与一级臂之间转动连接，一级臂上设有转动盘和用于带动转动盘旋转的第二转动电机，转动盘一二级臂末端通过铰接于其上的伸缩杆连接。

通过采用上述技术方案，第一转动电机旋转，就能够改变与机臂与底座之间的夹角，实现机械臂的轴向旋转，同样的，第二转动电机旋转能改变二级臂与一级臂之间的夹角，提升整个机械手的自由度。

进一步设置：二级臂末端转动连接有机械手爪和用于控制机械手爪旋转的第三转动电机，机械手爪上转动连接有若干根机械指，机械指环绕机械手爪的中心设置，并通过设于机械手爪中的驱动件带动旋转。

通过采用上述技术方案，在夹持高精度的零件时，能够通过尖锐的指尖进行较为精准的夹持，也能够通过三角形指尖的斜面贴合零件，进一步提升整体夹持的牢固性和精准度，从而不容易在拾取的过程中造成零件脱落的情况

综上所述，本发明具有以下有益效果：

在安装时能够极大程度上提升连接的牢固性，即使一根卡紧杆断裂，其他卡紧杆也能够使用，就能够保持长时间的正常运作，防止长时间的使用而导致连接处的损坏，避免造成机械手的损伤和经济损失。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是实施例1的结构示意图；

图2是实施例1中用于显示推动件的示意图；

图3是实施例1中用于显示机械手爪的示意图；

图4是实施例2中用于显示推动件的示意图。

图中，1、底座；2、机械手臂；21、一级臂；22、二级臂；23、机械手爪；24、第一转动电机；25、第二转动电机；26、转动盘；27、伸缩杆；28、第三转动电机；3、桁架；31、中间板；32、滑移杆；4、连接机构；41、连接件；411、容纳槽；412、固定板；413、卡紧杆；414、卡紧孔；42、套管；5、推动件；51、推动板；52、连接杆；53、电机减速器；54、驱动丝杠；55、限位块；6、剪叉式升降件；61、推动气缸；62、升降组；63、第一铰接杆；64、第二铰接杆；7、机械指；71、爪座；72、连接部；721、水平杆；722、第一连杆；723、第二连杆；724、中间连杆；725、第三连杆；726、第四连杆；727、防滑纹路；728、保护罩；73、指尖；8、驱动件；81、驱动盘；82、活动杆；83、驱动轴；84、驱动轮；85、收纳槽；86、拉绳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

本发明所采用的技术方案是：

实施例1，一种重力机械手，如图1所示，包括底座1和连接在底座1上的机械手臂2，机械手臂2包括相互转动连接的一级臂21和二级臂22，一级臂21与底座1连接，二级臂22末端设有和机械手爪23，所述底座1与地面之间连接有桁架3，底座1与桁架3之间通过连接机构4锁紧连接。

如图1所示，一级臂21底座1之间转动连接，并通过第一转动电机24控制旋转，二级臂22与一级臂21之间转动连接，一级臂21上设有转动盘26和用于带动转动盘26旋转的第二转动电机25，转动盘26一二级臂22末端通过铰接于其上的伸缩杆27连接。二级臂22末端转动连接有机械手爪23和用于控制机械手爪23旋转的第三转动电机28，机械手爪23上转动连接有若干根机械指7，机械指7环绕机械手爪23的中心设置，并通过设于机械手爪23中的驱动件8带动旋转。

如图1所示，桁架3包括中间板31和平行于中间板31并设于其两侧的滑移杆32，连接机构4包括设于底座1上用于卡住中间板31的连接件41，以及设于底座1两侧的套管42，连接件41包括开设于底座1内的容纳槽411，容纳槽411中滑移连接有固定板412，固定板412上连接有卡紧杆413，中间板31上对应卡紧杆413设有卡紧孔414（图中未示出），容纳槽411中还设有用于推动固定板412朝向卡紧槽一侧滑移的推动件5。

如图1所示，容纳槽411内设有平行于固定板412的推动板51，推动板51与固定板412通过连接杆52固定，连接杆52环绕固定板412中心点设有若干根，推动件5能够带动推动板51滑移。推动件5包括平行于水平面固定在容纳槽411顶面上的电机减速器53，电机减速器53的输出轴上通过锥齿轮连接有驱动丝杠54，驱动丝杆穿透推动板51并与推动板51螺纹连接，且驱动丝杠54的末端一体设有限位块55，限位块55的直径大于驱动丝杠54的直径。

如图1所示，机械手爪23包括固定在二级臂22上的爪座71以及若干根转动连接在爪座71上的机械指7，爪座71整体呈半球状设置，机械指7环绕爪座71的圆心并与爪座71转动连接，爪座71中心空心设置，其底部设有用于带动若干根机械指7同时同步向爪座71中心旋转的驱动件8，机械指7包括与爪座71连接的连接部72与转动连接在连接部72末端的指尖73，指尖73的横截面呈三角形设置，其尖锐的一端朝向爪座71的中心设置。

如图1所示，连接部72包括铰接在爪座71上的水平杆721，水平杆721中间位置与爪座71连接，水平杆721上铰接有第一连杆722和第二连杆723，第一连杆722和第二连杆723末端设有水平设置的中间连杆724，中间连杆724上铰接有第三连杆725和第四连杆726，第三连杆725和第四连杆726末端与之间铰接。第一连杆722与之间朝向爪座71中心的一侧均设有防滑纹路727，且防滑纹路727位置上活动连接有保护罩728，防滑纹路727呈齿装设置，中间杆位于爪座71内的一端连接至驱动件8上。

如图1所示，驱动件8包括设于爪座71中间位置的驱动盘81，驱动盘81与若干个机械指7之间通过活动杆82联动，活动杆82环绕驱动盘81设置，活动杆82两端分别与机械指7和驱动盘81铰接。驱动件8包括转动连接在爪座71底部的驱动轴83和驱动轮84，驱动轮84上绕设有拉绳86，拉绳86一端固定在驱动轮84上，另一端固定在驱动盘81底面中心位置，驱动轴83通过电机驱动旋转。驱动轮84外缘开设有环绕驱动轮84外缘设置的收纳槽85，用于收容绕设于其上的拉绳86，驱动轮84的外缘位置位于爪座71中心线上，驱动盘81的中轴线与驱动轮84相切。

实施例2，一种重力机械手，如图1所示，与实施例1的不同之处在于，推动件5包括连接在推动板51与容纳槽411顶壁之间的剪叉式升降件6，剪叉式升降件6的一侧分别与推动板51和容纳槽411顶壁铰接，另一侧分别滑移连接在推动板51与容纳槽411顶壁上，推动件5还包括固定在容纳槽411顶壁上的推动气缸61，推动气缸61的输出轴与剪叉式升降件6滑移连接的一侧铰接。

剪叉式升降件6包括两组平行设置的升降组62，升降组62包括交叉铰接的第一铰接杆63和第二铰接杆64，第一铰接杆63与第二铰接杆64之间通过若干根销轴转动连接。

以上是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种重力机械手，包括底座(1)和连接在底座(1)上的机械手臂(2)，机械手臂(2)包括相互转动连接的一级臂(21)和二级臂(22)，一级臂(21)与底座(1)连接，二级臂(22)末端设有和机械手爪(23)，其特征在于：所述底座(1)与地面之间连接有桁架(3)，底座(1)与桁架(3)之间通过连接机构(4)锁紧连接，桁架(3)包括中间板(31)和平行于中间板(31)并设于其两侧的滑移杆(32)，连接机构(4)包括设于底座(1)上用于卡住中间板(31)的连接件(41)，以及设于底座(1)两侧的套管(42)，连接件(41)包括开设于底座(1)内的容纳槽(411)，容纳槽(411)中滑移连接有固定板(412)，固定板(412)上连接有卡紧杆(413)，中间板(31)上对应卡紧杆(413)设有卡紧孔(414)，容纳槽(411)中还设有用于推动固定板(412)朝向卡紧槽一侧滑移的推动件(5)。

2.根据权利要求1所述的重力机械手，其特征在于：所述容纳槽(411)内设有平行于固定板(412)的推动板(51)，推动板(51)与固定板(412)通过连接杆(52)固定，连接杆(52)环绕固定板(412)中心点设有若干根，推动件(5)能够带动推动板(51)滑移。

3.根据权利要求2所述的重力机械手，其特征在于：所述推动件(5)包括平行于水平面固定在容纳槽(411)顶面上的电机减速器(53)，电机减速器(53)的输出轴上通过锥齿轮连接有驱动丝杠(54)，驱动丝杆穿透推动板(51)并与推动板(51)螺纹连接，且驱动丝杠(54)的末端一体设有限位块(55)，限位块(55)的直径大于驱动丝杠(54)的直径。

4.根据权利要求2所述的重力机械手，其特征在于：所述推动件(5)包括连接在推动板(51)与容纳槽(411)顶壁之间的剪叉式升降件(6)，剪叉式升降件(6)的一侧分别与推动板(51)和容纳槽(411)顶壁铰接，另一侧分别滑移连接在推动板(51)与容纳槽(411)顶壁上，推动件(5)还包括固定在容纳槽(411)顶壁上的推动气缸(61)，推动气缸(61)的输出轴与剪叉式升降件(6)滑移连接的一侧铰接。

5.根据权利要求4所述的重力机械手，其特征在于：所述剪叉式升降件(6)包括两组平行设置的升降组(62)，升降组(62)包括交叉铰接的第一铰接杆(63)和第二铰接杆(64)，第一铰接杆(63)与第二铰接杆(64)之间通过若干根销轴转动连接。

6.根据权利要求1所述的重力机械手，其特征在于：所述一级臂(21)底座(1)之间转动连接，并通过第一转动电机(24)控制旋转，二级臂(22)与一级臂(21)之间转动连接，一级臂(21)上设有转动盘(26)和用于带动转动盘(26)旋转的第二转动电机(25)，转动盘(26)一二级臂(22)末端通过铰接于其上的伸缩杆(27)连接。

7.根据权利要求6所述的重力机械手，其特征在于：所述二级臂(22)末端转动连接有机械手爪(23)和用于控制机械手爪(23)旋转的第三转动电机(28)，机械手爪(23)上转动连接有若干根机械指(7)，机械指(7)环绕机械手爪(23)的中心设置，并通过设于机械手爪(23)中的驱动件(8)带动旋转。