CN208914168U - 多功能重力机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能重力机械手，旨在提供一种具有较高的精密度，能够对细小零件进行准确拾取，不易在拾取过程中造成零件脱落的优点的多功能重力机械手，其技术方案要点是机械手爪包括固定在二级臂上的爪座以及若干根转动连接在爪座上的机械指，爪座整体呈半球状设置，机械指环绕爪座的圆心并与爪座转动连接，爪座中心空心设置，其底部设有用于带动若干根机械指同时同步向爪座中心旋转的驱动件，机械指包括与爪座连接的连接部与转动连接在连接部末端的指尖，指尖的横截面呈三角形设置，其尖锐的一端朝向爪座的中心设置，在夹持高精度的零件时，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。

Description

多功能重力机械手

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种多功能重力机械手。

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，但是这种机械手难以对较为精细的零件进行拾取，在拾取过程中难以确定拾取位置而导致零件脱落，其精密度较为不足。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种多功能重力机械手，其具有较高的精密度，能够对细小零件进行准确拾取，不易在拾取过程中造成零件脱落的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种多功能重力机械手，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，机械手爪包括固定在二级臂上的爪座以及若干根转动连接在爪座上的机械指，爪座整体呈半球状设置，机械指环绕爪座的圆心并与爪座转动连接，爪座中心空心设置，其底部设有用于带动若干根机械指同时同步向爪座中心旋转的驱动件，机械指包括与爪座连接的连接部与转动连接在连接部末端的指尖，指尖的横截面呈三角形设置，其尖锐的一端朝向爪座的中心设置。

通过采用上述技术方案，由于爪座整体呈半球形状设置，机械指环绕爪座的圆心并与爪座转动连接，当驱动件活动时，就能够同时同步驱动机械指向爪座的中心转动，而之间呈三角形设置，其尖锐的一侧朝向爪座的中心，在夹持较为精密的零件时，可以使用指尖尖锐的一侧对零件进行夹持，从而提高整体夹持的牢固性。

如此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。

进一步设置：连接部包括铰接在爪座上的水平杆，水平杆中间位置与爪座连接，水平杆上铰接有第一连杆和第二连杆，第一连杆和第二连杆末端设有水平设置的中间连杆，中间连杆上铰接有第三连杆和第四连杆，第三连杆和第四连杆末端与之间铰接。

通过采用上述技术方案，第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆的配合能够控制指尖的旋转，在需要指尖末端拾取时，可以将其转动至末端位置，而需要指尖的边缘拾取时，也能够转动至指定位置，使拾取的过程更加具有针对性。

进一步设置：第一连杆与之间朝向爪座中心的一侧均设有防滑纹路，且防滑纹路位置上活动连接有保护罩，防滑纹路呈齿装设置，中间杆位于爪座内的一端连接至驱动件上。

通过采用上述技术方案，使用指尖边缘对零件进行拾取时，防滑纹路能够提高对零件夹持的牢固性，避免零件掉落，而保护罩的设置能够防止防滑纹路在不使用时被刮花或损坏，在不使用指尖边缘时，也能够对零件进行保护，避免指尖直接接触零件而导致零件的损坏。

进一步设置：驱动件包括设于爪座中间位置的驱动盘，驱动盘与若干个机械指之间通过活动杆联动，活动杆环绕驱动盘设置，活动杆两端分别与机械指和驱动盘铰接。

进一步设置：驱动件包括转动连接在爪座底部的驱动轴和驱动轮，驱动轮上绕设有拉绳，拉绳一端固定在驱动轮上，另一端固定在驱动盘底面中心位置，驱动轴通过电机驱动旋转。

通过采用上述技术方案，当电机带动驱动轴旋转，就能够同时带动驱动轮旋转，驱动轮拉动拉绳，使驱动盘下降，此时驱动盘带动活动杆和机械指，就能够使机械指绕着其铰接点旋转，从而达到驱动机械指的目的。

进一步设置：驱动轮外缘开设有环绕驱动轮外缘设置的收纳槽，用于收容绕设于其上的拉绳，驱动轮的外缘位置位于爪座中心线上，驱动盘的中轴线与驱动轮相切。

通过采用上述技术方案，驱动盘的中轴线与驱动轮相切能够在拉动驱动盘时使拉力保持在垂直状态，避免对驱动盘的损坏。提升对驱动盘整体拉动的稳定性。

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。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

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

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本实用新型所采用的技术方案是：

实施例1，一种多功能重力机械手，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2，一种多功能重力机械手，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。

以上是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型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，均属于实用新型技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种多功能重力机械手，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。

2.根据权利要求1所述的多功能重力机械手，其特征在于：所述连接部(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。

3.根据权利要求2所述的多功能重力机械手，其特征在于：所述第一连杆(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。

4.根据权利要求1所述的多功能重力机械手，其特征在于：所述驱动件(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。

5.根据权利要求4所述的多功能重力机械手，其特征在于：所述驱动件(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。

6.根据权利要求5所述的多功能重力机械手，其特征在于：所述驱动轮(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。

7.根据权利要求1所述的多功能重力机械手，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。