專利名稱：五自由度機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多自由度氣動(dòng)機(jī)械手。
背景技術(shù)：
近年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展以及機(jī)器人技術(shù)研究的不斷深入，工廠從以往依靠人工運(yùn)送物料的方式已經(jīng)逐步開始朝自動(dòng)化方式發(fā)展，智能化的方向發(fā)展，這種方式不僅效率高，而且大大降低了工人在操作中潛在的危險(xiǎn)。然而，當(dāng)今機(jī)器人領(lǐng)域的多自由度搬運(yùn)機(jī)械手存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、應(yīng)用范圍窄、定位精度差等缺點(diǎn)。因此，針對(duì)上述技術(shù)問題，有必要提供一種具有改良結(jié)構(gòu)的多自由度機(jī)械手，以克服上述缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、高效可靠、多點(diǎn)定位、高定位精度、可廣泛應(yīng)用的五自由度氣動(dòng)機(jī)械手，從而把機(jī)器人自動(dòng)搬運(yùn)、送料的技術(shù)推向應(yīng)用。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種五自由度機(jī)械手，其包括豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)，所述夾爪關(guān)節(jié)固定于所述縱向伸縮關(guān)節(jié)上，所述縱向伸縮關(guān)節(jié)固定于所述橫向平移關(guān)節(jié)上，所述橫向平移關(guān)節(jié)固定于所述豎直升降關(guān)節(jié)上，所述夾爪關(guān)節(jié)包括夾爪升降機(jī)構(gòu)與夾爪夾持機(jī)構(gòu)，所述夾爪升降機(jī)構(gòu)包括安裝于夾爪升降支架、夾爪底板以及豎直安裝于夾爪底板上的夾爪升降氣缸，所述夾爪升降氣缸與所述夾爪升降支架固連，所述夾爪夾持機(jī)構(gòu)包括夾爪定位撞塊、夾持氣缸、夾持氣缸頭、定位氣缸及定位氣缸頭，所述夾持氣缸頭固連于夾持氣缸的活塞桿頭部，所述定位氣缸頭固連于定位氣缸的活塞桿頭部。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式為氣動(dòng)方式。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)均設(shè)有緩沖裝置和/或定位螺栓，所述緩沖裝置的緩沖方式為油壓緩沖或氣壓緩沖或彈簧緩沖。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述夾爪升降氣缸的活塞桿兩側(cè)對(duì)稱固連若干個(gè)滑塊，所述滑塊安裝于夾爪夾持機(jī)構(gòu)上，所述夾爪升降機(jī)構(gòu)還包括與滑塊配合滑動(dòng)的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌豎直安裝于夾爪升降支架上。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述夾爪夾持機(jī)構(gòu)的定位氣缸與所述夾持氣缸水平對(duì)稱設(shè)置，所述定位氣缸的缸徑大于所述夾持氣缸的缸徑。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述夾持氣缸頭與定位氣缸頭上對(duì)稱安裝有夾持臂與爪頭，夾持氣缸頭與所述夾持臂及爪頭共同構(gòu)成了左夾爪與右夾爪。

優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述豎直升降關(guān)節(jié)包括升降滑臺(tái)底板、底座框架、固定于底座框架中央且豎直放置的豎直升降氣缸、固連于底座框架兩側(cè)的光軸及位于豎直升降氣缸兩側(cè)并與光軸配合滑動(dòng)的滑塊，所述豎直升降氣缸設(shè)有氣缸活塞桿，所述氣缸活塞桿的端部固連著升降滑臺(tái)底板。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述橫向平移關(guān)節(jié)包括橫向關(guān)節(jié)基座、兩根矩形導(dǎo)軌、前第一定位法蘭、后第一定位法蘭、縱向關(guān)節(jié)安裝基座、固定于該橫向關(guān)節(jié)基座一端的橫向平移氣缸以及橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板，所述縱向關(guān)節(jié)安裝基座固連于前第一定位法蘭與后第一定位法蘭之間，所述兩根矩形導(dǎo)軌對(duì)稱平行固定于橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板的兩偵牝所述橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板的底部的四個(gè)角位置安裝有四個(gè)第一矩形滑塊。優(yōu)選的，在上述五自由度機(jī)械手中，所述縱向伸縮關(guān)節(jié)包括有縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板、固定于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板兩側(cè)的兩根矩形導(dǎo)軌、縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座、縱向關(guān)節(jié)撞擊塊、縱向伸縮氣缸、縱向關(guān)節(jié)基座、后第二定位法蘭，所述縱向伸縮氣缸固定于所述縱向關(guān)節(jié)基座的一端，所述縱向伸縮氣缸的運(yùn)動(dòng)方向與橫向平移關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，所述后第二定位法蘭與活塞桿前端固連且固連于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座上，縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座底部的四個(gè)角部位安裝有四個(gè)第二矩形滑塊。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手不但相較于現(xiàn)有技術(shù)中三自由度或四自由度的機(jī)械手增加了自由度，而且，五自由度機(jī)械手的各關(guān)節(jié)作為運(yùn)動(dòng)模塊相互之間均可自由組合搭配組裝及拆卸，模塊化的設(shè)計(jì)使得五自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位的同時(shí)，保證了定位的高效可靠性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的有關(guān)本發(fā)明的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明 五自由度機(jī)械手的立體示意圖；圖2是圖1中五自由度機(jī)械手的左視圖；圖3是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的豎直升降關(guān)節(jié)的正視圖；圖4是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的豎直升降關(guān)節(jié)的左視圖；圖5是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的橫向平移關(guān)節(jié)的正視圖；圖6是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的橫向平移關(guān)節(jié)的立體圖；圖7是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的縱向伸縮關(guān)節(jié)的立體圖；圖8是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的夾爪關(guān)節(jié)的夾爪升降機(jī)構(gòu)的左視圖；圖9是本發(fā)明五自由度機(jī)械手的夾爪關(guān)節(jié)的夾爪夾持機(jī)構(gòu)的俯視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明公開了一種結(jié)構(gòu)簡單、高效可靠、多點(diǎn)定位、高定位精度、可廣泛應(yīng)用的五自由度氣動(dòng)機(jī)械手，從而把機(jī)器人自動(dòng)搬運(yùn)、送料的技術(shù)推向應(yīng)用。下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。如圖1及圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手包括豎直升降關(guān)節(jié)100、橫向平移關(guān)節(jié)200、縱向伸縮關(guān)節(jié)300及夾爪關(guān)節(jié)400。夾爪關(guān)節(jié)400固定于縱向伸縮關(guān)節(jié)300上，縱向伸縮關(guān)節(jié)300固定于橫向平移關(guān)節(jié)200上，橫向平移關(guān)節(jié)200固定于豎直升降關(guān)節(jié)100上，豎直升降關(guān)節(jié)100、橫向平移關(guān)節(jié)200、縱向伸縮關(guān)節(jié)300及夾爪關(guān)節(jié)400的運(yùn)動(dòng)均由氣動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)。豎直升降關(guān)節(jié)100、橫向平移關(guān)節(jié)200、縱向伸縮關(guān)節(jié)300及夾爪關(guān)節(jié)400均設(shè)有緩沖裝置和/或定位螺栓，所述緩沖裝置的緩沖方式為油壓緩沖或氣壓緩沖或彈簧緩沖。本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手不但相較于現(xiàn)有技術(shù)中三自由度或四自由度的機(jī)械手增加了自由度，而且，五自由度機(jī)械手的各關(guān)節(jié)作為運(yùn)動(dòng)模塊相互之間均可自由組合搭配組裝及拆卸，模塊化的設(shè)計(jì)使得五自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位的同時(shí)，保證了定位的高效可靠性。其中，五自由度機(jī)械手的各關(guān)節(jié)作為運(yùn)動(dòng)模塊相互之間的自由組合搭配組裝及拆卸是指將橫向平移關(guān)節(jié)200和/或縱向伸縮關(guān)節(jié)300拆卸，然后使得豎直升降關(guān)節(jié)100與夾爪關(guān)節(jié)400搭配組裝，或者使得豎直升降關(guān)節(jié)100、夾爪關(guān)節(jié)400分別與橫向平移關(guān)節(jié)200或縱向伸縮關(guān)節(jié)300搭配組裝。如圖3及圖4所示，豎直升降關(guān)節(jié)100包括有升降滑臺(tái)底板1、定位撞塊3、長方形底座框架4、固定于底座框架4中央且豎直放置的豎直升降氣缸6、升降滑臺(tái)底板支架7、固連于底座框架4兩側(cè)的光軸8、位于豎直升降氣缸6兩側(cè)的滑塊9以及第一定位螺栓10。定位撞塊3固連于升降滑臺(tái)底板支架7。底座框架4上設(shè)有上止點(diǎn)(下至點(diǎn))5及第一緩沖器。豎直升降氣缸6設(shè)有氣缸活塞桿2,氣缸活塞桿2的端部固連著升降滑臺(tái)底板1，豎直升降氣缸6上升或下降時(shí)，升降滑臺(tái)底板支架7隨之運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)滑塊9在光軸8上滑動(dòng)，滑塊9與光軸8使得豎直升降關(guān)節(jié)100結(jié)構(gòu)簡單、安全可靠。當(dāng)豎直升降氣缸6向上(向下)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定位撞塊3隨之上升(下降)，直至與上止點(diǎn)(下至點(diǎn))5碰撞停止，從而實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手在坐標(biāo)系中z軸的精確定位，且第一定位螺栓10相對(duì)z軸上的位置可以調(diào)整；在此期間，由安裝于底座框架4的第一緩沖器進(jìn)行緩沖減速、吸收震動(dòng)。

如圖5及圖6所示，橫向平移關(guān)節(jié)200架裝于豎直升降關(guān)節(jié)100的升降滑臺(tái)底板I上。橫向平移關(guān)節(jié)200包括有一個(gè)由空心方鋼管搭建的橫向關(guān)節(jié)基座18、兩根矩形導(dǎo)軌
11、前第一定位法蘭12、后第一定位法蘭13、縱向關(guān)節(jié)安裝基座15、固定于該橫向關(guān)節(jié)基座18 一端的橫向平移氣缸17、第二定位螺栓、第二緩沖器以及橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板19。橫向平移氣缸17的氣缸活塞桿16沿水平方向運(yùn)動(dòng)時(shí),后第一定位法蘭13與活塞桿前端固連，縱向關(guān)節(jié)安裝基座15固連于前第一定位法蘭12與后第一定位法蘭13之間。橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板19的底部的四個(gè)角位置安裝有四個(gè)第一矩形滑塊14。兩根矩形導(dǎo)軌11與第一矩形滑塊14水平滑動(dòng)相配合，兩根矩形導(dǎo)軌11對(duì)稱固定于橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板19兩側(cè)。調(diào)平后的橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板19固連于橫向關(guān)節(jié)基座18上。橫向平移氣缸17向前推進(jìn)時(shí)，前第一定位法蘭12與第二定位螺栓及第二緩沖器共同保證了橫向平移氣缸17前推的減震與高精度定位；橫向平移氣缸17向后拉回時(shí)，后第一定位法蘭13、第二定位螺栓及第二緩沖器共同保證了橫向平移氣缸17后拉的減震與高精度定位，從而使結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了在坐標(biāo)系中X軸方向的精確定位，且第二定位螺栓相對(duì)X軸方向上的位置可以調(diào)整。如圖7所示，縱向伸縮關(guān)節(jié)300架裝于前述橫向平移關(guān)節(jié)200的縱向關(guān)節(jié)安裝基座15上?？v向伸縮關(guān)節(jié)300包括有縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板20、固定于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板20兩側(cè)的兩根矩形導(dǎo)軌21、縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座22、縱向關(guān)節(jié)撞擊塊23、后定位基座24、縱向伸縮氣缸25、一個(gè)由空心方鋼管搭建的縱向關(guān)節(jié)基座26、第三定位螺栓27、第三緩沖器29、后第二定位法蘭30、第四緩沖器31以及緩沖定位螺母32。縱向伸縮氣缸25固定于縱向關(guān)節(jié)基座26的一端?？v向伸縮氣缸25的活塞桿沿前后方向運(yùn)動(dòng)，縱向伸縮氣缸25的運(yùn)動(dòng)方向與橫向平移關(guān)節(jié)200的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直。后第二定位法蘭30與活塞桿前端固連，后第二定位法蘭30固連于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座22上，縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座22底部的四個(gè)角部位安裝有四個(gè)第二矩形滑塊28。兩根矩形導(dǎo)軌21與滑塊水平滑動(dòng)相配合。調(diào)平后的縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板20固連于縱向關(guān)節(jié)基座26上?？v向伸縮氣缸25向前推進(jìn)時(shí)，在橫向平移關(guān)節(jié)200的作用下，縱向關(guān)節(jié)撞擊塊23與第四緩沖器31及緩沖定位螺母32共同保證了縱向伸縮氣缸25前推的減震與左右兩側(cè)不同位置的高精度定位7 ;縱向伸縮氣缸25向后拉回時(shí)，后第二定位法蘭30、第三定位螺栓27與第三緩沖器29共同保證了縱向伸縮氣缸25后拉的減震與高精度定位，從而使結(jié)構(gòu)簡單的機(jī)械手實(shí)現(xiàn)了在坐標(biāo)系中I軸方向的精確定位，且定位螺栓相對(duì)y軸方向上的位置可以調(diào)整。如圖8及圖9所示，夾爪關(guān)節(jié)400通過其上設(shè)置的夾爪底板37安裝于縱向伸縮關(guān)節(jié)300的縱向關(guān)節(jié)的導(dǎo)軌滑塊基座22上，夾爪關(guān)節(jié)400包括夾爪升降機(jī)構(gòu)與夾爪夾持機(jī)構(gòu)兩部分。

如圖8所示，夾爪升降機(jī)構(gòu)用于完成夾爪關(guān)節(jié)400在豎直方向上的移動(dòng)及定位。夾爪升降機(jī)構(gòu)包括安裝于夾爪升降支架36、豎直安裝于夾爪底板37上的夾爪升降氣缸35、安裝于夾爪升降支架36上下兩側(cè)且高度可調(diào)的緩沖定位裝置34以及導(dǎo)軌38。夾爪升降氣缸35與夾爪升降支架36固連。夾爪升降氣缸35的活塞桿兩側(cè)對(duì)稱固連若干個(gè)滑塊33，且滑塊33安裝于夾爪夾持機(jī)構(gòu)上。導(dǎo)軌38與滑塊33配合滑動(dòng)且豎直安裝于夾爪升降支架36上。夾爪升降氣缸35的活塞桿沿豎直方向的伸縮會(huì)帶動(dòng)夾爪夾持機(jī)構(gòu)上下移動(dòng)，再配合緩沖定位裝置34，就能實(shí)現(xiàn)整套機(jī)械手高度方向的二次精確定位。如圖9所示，夾爪夾持機(jī)構(gòu)安裝有水平對(duì)稱放置的夾持氣缸44與定位氣缸45，其中定位氣缸45的缸徑大于夾持氣缸44的缸徑。夾爪夾持機(jī)構(gòu)包括夾爪定位撞塊41、夾持氣缸頭42、后擋塊43、定位氣缸頭46。夾持氣缸頭42固連于夾持氣缸44的活塞桿頭部，定位氣缸頭46亦固連于定位氣缸45的活塞桿頭部。在兩個(gè)氣缸頭上對(duì)稱安裝有夾持臂39與爪頭40，夾持臂39與爪頭40共同構(gòu)成了左夾爪與右夾爪。爪頭40裝于夾爪臂39前端，便于更換，從而對(duì)物料的形狀、大小具有廣泛的適應(yīng)性。爪頭40為耐高溫、耐磨材料，從而使機(jī)械手可以夾持高溫物料。夾爪夾持機(jī)構(gòu)通過大小氣缸的對(duì)向運(yùn)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手對(duì)物料的夾持與定位。繼續(xù)如圖9所示，夾爪定位撞塊41位置固定后，定位氣缸45與夾持氣缸44的活塞桿分別帶動(dòng)定位氣缸頭46與夾持氣缸頭42在后擋塊43與夾爪定位撞塊41之間移動(dòng)，由于定位氣缸45的缸徑大于夾持氣缸44的缸徑,故同時(shí)向夾爪定位撞塊41移動(dòng)時(shí),定位氣缸頭46受到較大的推力從而緊貼夾爪定位撞塊41上，實(shí)現(xiàn)了送料位置的精確定位；夾持氣缸頭42受到較小的推力使右夾爪帶動(dòng)物料水平向左移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了物料的夾緊。本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手的工作原理是:當(dāng)上一單元有物料到來時(shí)，橫向平移關(guān)節(jié)氣缸17收回，通過第二定位螺栓及第二緩沖器確定機(jī)械手在X方向的定位坐標(biāo)Xl ;縱向伸縮氣缸25收回，通過第三定位螺栓及第三緩沖器確定機(jī)械手在y方向的定位坐標(biāo)yl ;豎直升降氣缸6頂升,豎直升降氣缸6的氣缸活塞桿2帶動(dòng)其他關(guān)節(jié)上升，夾爪升降氣缸35帶動(dòng)夾持單元頂升，通過定位螺栓及緩沖器確定機(jī)械手在z方向的定位坐標(biāo)zl。初始位置A(xl、yl、zl)確定后,夾爪夾持機(jī)構(gòu)的定位氣缸45與夾持氣缸44同時(shí)作用，物料被夾持。豎直升降氣缸6收回，豎直升降氣缸6的活塞桿2帶動(dòng)其他關(guān)節(jié)下降，通過定位螺栓及緩沖器確定機(jī)械手在z方向的定位坐標(biāo)z2 ；橫向平移氣缸17收回，通過定位螺栓及緩沖器確定機(jī)械手在X方向的定位坐標(biāo)x2 ;縱向伸縮氣缸25拉伸，通過定位螺栓及緩沖器確定機(jī)械手在I方向的定位坐標(biāo)12，即送料位置B(x2、y2、z2)。針對(duì)x，y，z方向定位坐標(biāo)的交叉組合，機(jī)械手可以實(shí)現(xiàn)更多不同位置的定位，如(x2、y2、z3)、(xl、y2、z2)等。上述實(shí)施例不以任何方式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換、修改的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手具有如下優(yōu)點(diǎn):(I)通過氣動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)物料的抓取、輸送，具有高效、低成本的優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)的三自由度或四自由度機(jī)械手，增加了自由度，并且從結(jié)構(gòu)上大大優(yōu)化，在保證高精確定位精度的同時(shí)，結(jié)構(gòu)更加緊湊，更穩(wěn)固；(2)本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手，通過氣動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)物料的抓取、輸送，各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的執(zhí)行元件為氣缸，從而提高了運(yùn)動(dòng)速度，且效率高且成本低；(3)相對(duì)于傳統(tǒng)的三自由度機(jī)械手，本發(fā)明的五自由度機(jī)械手將機(jī)械手分解為多個(gè)便于裝卸且不影響其他關(guān)節(jié)的組裝的關(guān)節(jié)模塊，結(jié)構(gòu)緊湊、裝配合理，便于拆裝及更換，在自動(dòng)化搬運(yùn)、送料方面較為適用，并且，系統(tǒng)總自由度可由根據(jù)需要拆分關(guān)節(jié)模塊，從而使得機(jī)械手從五個(gè)自由度降為四個(gè)自由度或三個(gè)自由度；(4)各運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)通過直線運(yùn)動(dòng)單元與緩沖器配合使用，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手在X、y、z方向上的精確定位及緩沖、吸震，且各關(guān)節(jié)定位位置可調(diào)；(5)夾爪爪頭為耐高溫、耐磨材料，且獨(dú)立便于更換，從而對(duì)物料的形狀、大小具有廣泛的適應(yīng)性。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點(diǎn)來看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方 式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種五自由度機(jī)械手，其特征在于:包括豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)，所述夾爪關(guān)節(jié)固定于所述縱向伸縮關(guān)節(jié)上，所述縱向伸縮關(guān)節(jié)固定于所述橫向平移關(guān)節(jié)上，所述橫向平移關(guān)節(jié)固定于所述豎直升降關(guān)節(jié)上，所述夾爪關(guān)節(jié)包括夾爪升降機(jī)構(gòu)與夾爪夾持機(jī)構(gòu)，所述夾爪升降機(jī)構(gòu)包括安裝于夾爪升降支架、夾爪底板以及豎直安裝于夾爪底板上的夾爪升降氣缸，所述夾爪升降氣缸與所述夾爪升降支架固連，所述夾爪夾持機(jī)構(gòu)包括夾爪定位撞塊、夾持氣缸、夾持氣缸頭、定位氣缸及定位氣缸頭，所述夾持氣缸頭固連于夾持氣缸的活塞桿頭部，所述定位氣缸頭固連于定位氣缸的活塞桿頭部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式為氣動(dòng)方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)均設(shè)有緩沖裝置和/或定位螺栓，所述緩沖裝置的緩沖方式為油壓緩沖或氣壓緩沖或彈簧緩沖。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述夾爪升降氣缸的活塞桿兩側(cè)對(duì)稱固連若干個(gè)滑塊，所述滑塊安裝于夾爪夾持機(jī)構(gòu)上，所述夾爪升降機(jī)構(gòu)還包括與滑塊配合滑動(dòng)的導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌豎直安裝于夾爪升降支架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述夾爪夾持機(jī)構(gòu)的定位氣缸與所述夾持氣缸水平對(duì)稱設(shè)置，所述定位氣缸的缸徑大于所述夾持氣缸的缸徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述夾持氣缸頭與定位氣缸頭上對(duì)稱安裝有夾持臂與爪頭，夾持氣缸頭與所述夾持臂及爪頭共同構(gòu)成了左夾爪與右夾爪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述豎直升降關(guān)節(jié)包括升降滑臺(tái)底板、底座框架、固定于底座框架中央·且豎直放置的豎直升降氣缸、固連于底座框架兩側(cè)的光軸及位于豎直升降氣缸兩側(cè)并與光軸配合滑動(dòng)的滑塊，所述豎直升降氣缸設(shè)有氣缸活塞桿，所述氣缸活塞桿的端部固連著升降滑臺(tái)底板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述橫向平移關(guān)節(jié)包括橫向關(guān)節(jié)基座、兩根矩形導(dǎo)軌、前第一定位法蘭、后第一定位法蘭、縱向關(guān)節(jié)安裝基座、固定于該橫向關(guān)節(jié)基座一端的橫向平移氣缸以及橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板，所述縱向關(guān)節(jié)安裝基座固連于前第一定位法蘭與后第一定位法蘭之間，所述兩根矩形導(dǎo)軌對(duì)稱平行固定于橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板的兩側(cè)，所述橫向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板的底部的四個(gè)角位置安裝有四個(gè)第一矩形滑塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述五自由度機(jī)械手，其特征在于:所述縱向伸縮關(guān)節(jié)包括有縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板、固定于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌基準(zhǔn)板兩側(cè)的兩根矩形導(dǎo)軌、縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座、縱向關(guān)節(jié)撞擊塊、縱向伸縮氣缸、縱向關(guān)節(jié)基座、后第二定位法蘭，所述縱向伸縮氣缸固定于所述縱向關(guān)節(jié)基座的一端，所述縱向伸縮氣缸的運(yùn)動(dòng)方向與橫向平移關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向相互垂直，所述后第二定位法蘭與活塞桿前端固連且固連于縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座上，縱向關(guān)節(jié)導(dǎo)軌滑塊基座底部的四個(gè)角部位安裝有四個(gè)第二矩形滑塊。
全文摘要
一種五自由度機(jī)械手，其包括豎直升降關(guān)節(jié)、橫向平移關(guān)節(jié)、縱向伸縮關(guān)節(jié)及夾爪關(guān)節(jié)，所述夾爪關(guān)節(jié)固定于所述縱向伸縮關(guān)節(jié)上，所述縱向伸縮關(guān)節(jié)固定于所述橫向平移關(guān)節(jié)上，所述橫向平移關(guān)節(jié)固定于所述豎直升降關(guān)節(jié)上，所述夾爪關(guān)節(jié)包括夾爪升降機(jī)構(gòu)與夾爪夾持機(jī)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)施例的五自由度機(jī)械手不但相較于現(xiàn)有技術(shù)中三自由度或四自由度的機(jī)械手增加了自由度，而且，五自由度機(jī)械手的各關(guān)節(jié)作為運(yùn)動(dòng)模塊相互之間均可自由組合搭配組裝及拆卸，模塊化的設(shè)計(jì)使得五自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)簡單緊湊，實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位的同時(shí)，保證了定位的高效可靠性。
文檔編號(hào)B25J9/08GK103240733SQ201210020978
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月1日
發(fā)明者張偉, 唐粲, 魯京立, 姚沖, 程勝, 張建偉, 周佳 申請(qǐng)人:昆山市工業(yè)技術(shù)研究院有限責(zé)任公司