CN112092003B - 一种平面定位夹爪机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种平面定位夹爪机构，包括基架和至少三个功能性构件，所述基架用于与机器人连接，所述功能性构件用于抓取工件，所述至少三个功能性构件不全在同一直线上；所述至少三个功能性构件的用于与工件接触的部位处于同一作用平面内；还包括至少一个与所述基架枢轴连接的摆架，所述摆架的摆动平面与所述作用平面平行，所述摆架上设置有至少一个功能性构件，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；所有摆架的摆动轴平行；该平面定位夹爪机构中的功能性构件的分布位置可调性良好，适用性好。

Description

一种平面定位夹爪机构

技术领域

本发明涉及机器人配件技术领域，尤其涉及一种平面定位夹爪机构。

背景技术

目前，在一些自动化生产作业中，会使用机器人和夹爪完成工件的转移，其中，夹爪是设置在机器人末端的。常用的夹爪包括基架和若干个设置在基架上的用于抓取工件的功能性构件，功能性构件例如是吸盘、指爪、钩子等。

一般地，夹爪中的功能性构件的分布位置是固定的，通常需要根据每一种型号的工件配备一种对应的夹爪，夹爪中的功能性构件的分布位置是根据对应工件的具体形状、结构来设置的，从而增加了设备的配置成本；当机器人需要对不同的工件进行转移时，需要更换对应的夹爪，导致需要频繁更换夹爪以适应不同工件的生产需要，使用麻烦，并影响生产效率。目前还有一些夹爪的功能性构件的位置虽然是可调的，但通常是对称调节的，即各功能性构件之间始终保持空间对称，无法使用于非对称工件或可抓取位置分布不对称的工件的抓取和转移，适用性较差。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种平面定位夹爪机构，其功能性构件的分布位置可调性良好，适用性好。

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

一种平面定位夹爪机构，包括基架和至少三个功能性构件，所述基架用于与机器人连接，所述功能性构件用于抓取工件，所述至少三个功能性构件不全在同一直线上；

所述至少三个功能性构件的用于与工件接触的部位处于同一作用平面内；

还包括至少一个与所述基架枢轴连接的摆架，所述摆架的摆动平面与所述作用平面平行，所述摆架上设置有至少一个功能性构件，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；

所有摆架的摆动轴平行。

所述的平面定位夹爪机构中，所述基架上设置有至少一个功能性构件，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在所述基架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴。

进一步的，所述基架上设置有至少一个固定的功能性构件。

一些实施方式中，所述摆架设置有一个，所述功能性构件设置有三个；

第一个功能性构件设置在所述摆架上，且可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；

第二个功能性构件设置在所述基架上，且可在所述基架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；

第三个功能性构件固定设置在所述基架上。

一些实施方式中，所述摆架设置有两个，所述功能性构件设置有四个；

每个摆架上设置有一个功能性构件，且所述功能性构件可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；

所述基架上设置有两个功能性构件，其中一个固定设置，另一个可在所述基架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴。

所述的平面定位夹爪机构中，每个摆架对应设置有一个摆动驱动装置，所述摆动驱动装置用于调整对应摆架的摆动角度。

所述的平面定位夹爪机构中，所述摆架上设置有用于驱动功能性构件移动的移动驱动装置；所述基架上设置有用于驱动功能性构件移动的移动驱动装置。

进一步的，所述移动驱动装置包括导轨、设置在所述导轨上的滑块、以及用于驱动所述滑块移动的动力装置；所述滑块用于与功能性构件连接。

所述的平面定位夹爪机构中，所述功能性构件包括功能部与第一连接部，所述基架和摆架上设置有第二连接部，所述第二连接部与第一连接部可拆卸式连接。

进一步的，所述功能部为吸盘、气动柔性指爪或钩子。

所述的平面定位夹爪机构中，所述基架包括基架本体和连接头，所述连接头用于与机器人末端连接；所述基架本体上设置有多个设置在不同位置的安装部，所述安装部用于与所述连接头可拆卸式连接。

有益效果：

本发明提供的一种平面定位夹爪机构，通过设置至少三个功能性构件可对工件进行多点抓取，稳定性好，而且摆架上的功能性构件可随摆架摆动，摆架上的至少一个功能性构件可在所述摆架上移动，从而可根据需要调整各功能性构件之间的相对位置，实现功能性构件分布位置的调整，从而与工件的实际可抓取位置相适配，可适应不同工件的生产需要，适用性好。

附图说明

图1为本发明提供的第一种平面定位夹爪机构的结构示意图。

图2为本发明提供的第一种平面定位夹爪机构的使用状态示意图。

图3为本发明提供的第二种平面定位夹爪机构的结构示意图。

图4为本发明提供的第三种平面定位夹爪机构的结构示意图。

图5为本发明提供的第四种平面定位夹爪机构的结构示意图。

图6为一种示例性的第一连接部和第二连接部的连接结构图。

图7为一种示例性的第一连接部和第二连接部的连接结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

下文的公开提供的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-5，本发明提供的一种平面定位夹爪机构，包括基架1和至少三个功能性构件2，基架1用于与机器人连接，功能性构件2用于抓取工件，所述至少三个功能性构件2不全在同一直线上；

所述至少三个功能性构件2的用于与工件接触的部位（例如吸盘的底部、钩子的钩部、指爪的端部等）处于同一作用平面内；

还包括至少一个与基架1枢轴连接的摆架3，摆架3的摆动平面（即摆架3摆动时所略过的平面，该平面与摆架3的摆动轴垂直）与所述作用平面平行，摆架3上设置有至少一个功能性构件2，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在摆架3上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴（从而保证各功能性构件2的的用于与工件接触的部位始终处于所述作用平面内）；

所有摆架3的摆动轴平行。

该平面定位夹爪机构，通过设置至少三个功能性构件2可对工件进行多点抓取，稳定性好，而且摆架3上的功能性构件2可随摆架3摆动，摆架3上的至少一个功能性构件2可在所述摆架3上移动，从而可根据需要调整各功能性构件2之间的相对位置，实现功能性构件2分布位置的调整，从而与工件的实际可抓取位置相适配，可适应不同工件的生产需要，适用性好。现有技术中，有一些夹爪具有可转动的旋转杆，并在旋转杆上固定设置吸盘，以实现吸盘位置的调整，具有一定的吸盘分布位置可调性，但本申请与之相比，由于功能性构件2可在摆架3移动，功能性构件2的可调整范围更大，功能性构件的分布位置可调性更强。

在一些实施方式中，见图1-5，基架1上设置有至少一个功能性构件2，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在基架1上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴（保证各功能性构件2的用于与工件接触的部位始终处于所述作用平面内）。

在一些实施方式中，见图1-5，基架1上设置有至少一个固定的功能性构2件。

实际上，摆架3的数量、功能性构件2的数量和功能性构件2的具体分布方式可根据实际需要进行设置。

例如，在一些实施方式中，见图1-4，摆架3设置有一个，功能性构件2设置有三个；

其中，第一个功能性构件2设置在摆架3上，且可在摆架3上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴；

其中，第二个功能性构件2设置在基架1上，且可在基架1上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴；

其中，第三个功能性构件2固定设置在基架1上。

该实施方式通过三个功能性构件2进行工件抓取，实现三角分布的三点抓取，稳定性好，且由于抓取点数量较少，较容易在工件上找到三个合适的抓取位置，一旦选定了工件上可用的三个抓取点，就可通过调整摆架角度和移动功能性构件的位置使三个功能性构件的相对位置与选定抓取点位置一致，即可进行工件的抓取，适用性更强。例如图2中，工件为电路板90，电路板90上分布有多个电子元件，功能性构件2包括吸盘，通过三个吸盘对电路板90进行吸附式抓取，由于不同电路板的电子元件分布位置不同，吸附时要寻找没有电子元件的位置进行吸附，用该平面定位夹爪机构进行电路板的抓取时，只要电路板上存在三个不全在同一直线上的且没有设置电子元件的位置（一般情况下为了抓取稳固，要选取三个不在同一直线上的抓取点），平面定位夹爪机构一般都可把三个吸盘的位置调整到对应的位置，实现三点吸附。

其中，上述的第三个功能性构件2也可固定设置在摆架3上，或者该第三个功能性构件2可移动地设置在基架1或摆架3上，且其移动方向垂直于摆架3的摆动轴。

又例如，在一些实施方式中，见图5，摆架3设置有两个，功能性构件2设置有四个；

每个摆架3上设置有一个功能性构件2，且功能性构件2可在摆架3上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴；

基架1上设置有两个功能性构件2，其中一个固定设置，另一个可在基架1上移动，其移动方向垂直于摆架3的摆动轴。

例如图5中，工件为汽车的方框形结构件91，对其四个角处进行四点抓取，稳定性较高，因此，对于这类工件，比较适合使用本实施方式的夹爪。

其中，也可把基架1上的两个功能性构件2均设置为可基架1上移动的，且其移动方向垂直于摆架3的摆动轴。

在本实施例中，每个摆架3对应设置有一个摆动驱动装置4，摆动驱动装置4用于调整对应摆架3的摆动角度。摆动驱动装置4可以但不限于是舵机、电机、旋转油缸或者旋转气缸。通过摆动驱动装置4可实现功能性构件2位置的在线自动调整，自动化程度较高。

对于在摆架3可移动地设置有功能性构件2的情况，摆架3上设置有用于驱动功能性构件2移动的移动驱动装置5；对于在基架1可移动地设置有功能性构件2的情况，基架1上设置有用于驱动功能性构件2移动的移动驱动装置5。

在一些优选实施方式中，移动驱动装置5包括导轨501、设置在导轨501上的滑块502、以及用于驱动滑块502移动的动力装置503；滑块502用于与功能性构件2连接。其中，动力装置503可以但不限于是气缸、液缸、丝杆、直线电机或电动伸缩杆。通过驱使滑块502往复移动，可带动对应的功能性构件2往复移动，且通过导轨501的定位作用，可保证功能性构件2始终在同一直线上移动，保证各功能性构件2的用于与工件接触的部位始终处于所述作用平面内。

在一些优选实施方式中，功能性构件2包括功能部201与第一连接部202，摆架3上设置有第二连接部6（摆架3上的滑块502上设置有第二连接部，若摆架3上还固定设置有功能性构件2，则摆架3本体上还设置有第二连接部），若基架1上设置有功能性构件2，则基架1上也设置有第二连接部6（若基架1可移动地设置有功能性构件2，则基架1上的滑块502上设置有第二连接部，若基架1上还固定设置有功能性构件2，则基架1本体上还设置有第二连接部）；其中，第二连接部6与第一连接部202可拆卸式连接。由于第二连接部6与第一连接部202可拆卸，可根据需要更换不同类型的功能性构件2，进一步提高了适用性，且当某个功能性构件2损坏后，可单独更换，维修成本更低。

在一些实施方式中，见图1、3、4，第一连接部202包括螺杆部a、以及两个套设在所述螺杆部a上的螺母b，所述第二连接部6上设置有与螺杆部a相适配的连接孔（为光孔），螺杆部a穿设在该连接孔上，且两个螺母b分别旋紧抵压在第二连接部6的上、下表面，从而锁定螺杆部a。

第一连接部202和第二连接部6的结构不限于此，例如图6中，第一连接部包括一根连接杆c，第二连接部6上开设有与该连接杆c相适配的连接孔（为光孔），第二连接部6上还设置有锁定螺丝d，连接杆c穿设在该连接孔中并由锁定螺丝d锁定。优选的，连接杆c的周面间隔设置有多个定位环形槽e，锁定螺丝d的尾端为可伸入该定位环形槽e的尖端。又例如图7中，第一连接部包括一根连接杆f，第二连接部6上开设有与该连接杆f相适配的连接孔，第二连接部6上开设有一个切口g，该切口g两侧设置有连接凸起部i，两个连接凸起部i之间连接有锁紧螺丝j，通过旋紧该锁紧螺丝j可使两个连接凸起部i靠拢从而使第二连接部6箍紧连接杆f。优选的连接杆f的后面上设置有防滑纹k。

其中，功能部201可以但不限于是吸盘（如图1、2）、气动柔性指爪（如图3）或钩子（如图4-5）。

例如，气动柔性指爪，可以采用常见的设计（如图3所示）：指爪气囊内侧平滑且设置有防滑摩擦材料、外侧设置有凹槽p，充气时气囊向内侧弯曲夹持工件。柔性指爪结构不限于此，只要安装部结构设计得与本发明实例相同，则都可以安装使用。

例如，图4中的钩子，包括设置在螺杆部a下端的截锥部m，和设置在截锥部m下端的钩部n。但钩子的结构不限于此。

需要说明的是，若功能部201是吸盘、气动柔性指爪或其他需要气动的功能器件，则上述的螺杆部a、连接杆c、连接杆f可设置为管状，以便直接连通功能部201和输气管道；与直接把输气管道连接到功能部201处的方式相比，输气管道统一连接到螺杆部a、连接杆c或连接杆f的顶部，在功能性构件2进行移动时，输气管道不会与摆架3、基架1等部位发生摩擦而被划破。

在一些优选的实施方式中，见图1、3、4，基架1包括基架本体和连接头101，连接头101用于与机器人末端连接；基架本体上设置有多个设置在不同位置的安装部102，安装部102用于与连接头101可拆卸式连接。在使用时，可根据需要（例如根据机器人和工件的实际分布位置）把连接头101连接在不同的安装部102上，进一步提高适用性。在本实施例中，连接头101包括法兰盘和安装杆，安装部102包括两块平行设置的安装板，安装杆伸入两块安装板之间，并由多个连接在两块安装板之间的螺栓固定。但安装部102和连接头101的结构不限于此。

综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，其方案与本发明实质上相同。

Claims (2)

1.一种平面定位夹爪机构，包括基架和至少三个功能性构件，所述基架用于与机器人连接，所述功能性构件用于抓取工件，所述至少三个功能性构件不全在同一直线上；其特征在于，

所述至少三个功能性构件的用于与工件接触的部位处于同一作用平面内；

还包括至少一个与所述基架枢轴连接的摆架，所述摆架的摆动平面与所述作用平面平行，所述摆架上设置有至少一个功能性构件，且所述至少一个功能性构件中的至少一个可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；

所述摆架设置有一个，所述功能性构件设置有三个；第一个功能性构件设置在所述摆架上，且可在所述摆架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；第二个功能性构件设置在所述基架上，且可在所述基架上移动，其移动方向垂直于所述摆架的摆动轴；第三个功能性构件固定设置在所述基架上；

每个摆架对应设置有一个摆动驱动装置，所述摆动驱动装置用于调整对应摆架的摆动角度；

所述摆架上设置有用于驱动功能性构件移动的移动驱动装置；所述基架上设置有用于驱动功能性构件移动的移动驱动装置；

所述功能性构件包括功能部与第一连接部；

所述功能部为钩子；

所述基架和摆架上设置有第二连接部，所述第二连接部与第一连接部可拆卸式连接；

所述第一连接部包括一根连接杆，第二连接部上开设有与该连接杆相适配的连接孔，第二连接部上还设置有锁定螺丝，连接杆穿设在该连接孔中并由锁定螺丝锁定；连接杆的周面间隔设置有多个定位环形槽，锁定螺丝的尾端为可伸入该定位环形槽的尖端；

所述基架包括基架本体和连接头，所述连接头用于与机器人末端连接；所述基架本体上设置有多个设置在不同位置的安装部，所述安装部用于与所述连接头可拆卸式连接；

所述连接头包括法兰盘和安装杆，所述安装部包括两块平行设置的安装板，安装杆伸入两块安装板之间，并由多个连接在两块安装板之间的螺栓固定。

2.根据权利要求1所述的平面定位夹爪机构，其特征在于，所述移动驱动装置包括导轨、设置在所述导轨上的滑块、以及用于驱动所述滑块移动的动力装置；所述滑块用于与功能性构件连接。

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