一種新型機(jī)器人抓取裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型機(jī)器人抓取裝置，包括手爪機(jī)架、與手爪機(jī)架鉸接的夾持連桿組和與夾持連桿組連接以驅(qū)動其作擺動運(yùn)動的動力輸入組件，夾持連桿組由三個桿件依次鉸接構(gòu)成，夾持連桿組至少設(shè)有三組且在動力輸入組件的外側(cè)沿周向均勻分布，動力輸入組件包括旋轉(zhuǎn)設(shè)置于手爪機(jī)架上的蝸桿和與其嚙合且與夾持連桿組內(nèi)連架桿固定連接的蝸輪。本實(shí)用新型的機(jī)器人抓取裝置，在手爪機(jī)架上設(shè)置多個夾持連桿組相配合，通過動力輸入組件的驅(qū)動，夾持連桿組可以向內(nèi)收縮夾緊物體或向外張開釋放物體，從而可以滿足對具有異型幾何形狀的空間物體抓取要求；本抓取裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)夾持，比兩點(diǎn)夾持更加牢靠，尤其適合在負(fù)壓吸附抓取方法難于實(shí)施的場合。
【專利說明】一種新型機(jī)器人抓取裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，本實(shí)用新型涉及一種新型機(jī)器人抓取裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著空間機(jī)構(gòu)學(xué)和機(jī)電控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。為實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的不同功能，其末端執(zhí)行器上一般需配備不同的專用手爪。常見的負(fù)壓吸附式機(jī)器人手爪對被抓取的物體表面要求高，對于表面不規(guī)則的物體很難抓取，在危險條件和極端環(huán)境下負(fù)壓抓取方案難于實(shí)施，限制了機(jī)器人應(yīng)用范圍。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]為了解決在負(fù)壓吸附抓取方法難于實(shí)施機(jī)器人抓取執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與配備問題，本實(shí)用新型提供一種基于蝸輪蝸桿和平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)組合的空間對稱的新型機(jī)器人抓取裝置，并確保抓取時夾緊牢靠。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:一種新型機(jī)器人抓取裝置，包括手爪機(jī)架、與手爪機(jī)架鉸接的夾持連桿組和與夾持連桿組連接以驅(qū)動其作擺動運(yùn)動的動力輸入組件，夾持連桿組由三個桿件依次鉸接構(gòu)成，夾持連桿組至少設(shè)有三組且在動力輸入組件的外側(cè)沿周向均勻分布，動力輸入組件包括旋轉(zhuǎn)設(shè)置于手爪機(jī)架上的蝸桿和與蝸桿嚙合且與夾持連桿組連接的蝸輪。
[0005]所述夾持連桿組上連接有一個所述蝸輪，所有蝸輪在所述蝸桿外側(cè)沿周向均勻分布。
[0006]所述夾持連桿組共設(shè)有三組，所述蝸輪共設(shè)有三個。
[0007]所述夾持連桿組的三個桿件為外連架桿、內(nèi)連架桿和夾持桿，外連架桿和內(nèi)連架桿的一端與所述手爪機(jī)架鉸接，另一端與夾持桿鉸接，外連架桿位于內(nèi)連架桿的外側(cè)，所述蝸輪與內(nèi)連架桿連接。
[0008]所述外所述手爪機(jī)架包括固定底板，所述蝸桿旋轉(zhuǎn)設(shè)置于固定底板上，所述外連架桿和所述內(nèi)連架桿與固定底板鉸接，所述夾持桿與固定底板相平行。
[0009]所述外連架桿通過第一連桿軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置于第一基座和第二基座上，第一基座和第二基座設(shè)置于所述固定底板上，且第一基座和第二基座相平行。
[0010]所述第一連桿軸上設(shè)有第一凸塊，所述第一基座上的軸孔處設(shè)有讓第一凸塊嵌入的第一定位槽，第一基座上設(shè)有用于蓋住軸孔的第一蓋板，且第一蓋板上設(shè)有讓第一凸塊嵌入的第二定位槽。
[0011]所述內(nèi)連架桿通過第二連桿軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置于兩個相平行的所述第二基座上，所述蝸輪設(shè)在第二連桿軸上。
[0012]所述第二連桿軸還與一個所述第一基座連接，所述蝸輪位于該第一基座與一個所述第二基座之間。
[0013]本發(fā)明的機(jī)器人抓取裝置，通過在手爪機(jī)架上設(shè)置多個夾持連桿組相配合，夾持連桿組在動力輸入組件的驅(qū)動作用下可以向內(nèi)收縮夾緊物體或向外張開釋放物體，從而可以滿足對具有異型幾何形狀的空間物體抓取要求；本抓取裝置結(jié)構(gòu)緊湊，可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)夾持，比兩點(diǎn)夾持更加牢靠，尤其適合在負(fù)壓吸附抓取方法難于實(shí)施的場合。動力輸入組件采用蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，對蝸桿兩端分別采用第一角接觸球軸承和第二角接觸球軸承軸向定位，既限制了蝸桿的軸向移動，又可使蝸桿的軸向力轉(zhuǎn)而由手爪機(jī)架承擔(dān)，提高了整機(jī)的承載能力；同時蝸桿傳動在其螺旋角小于當(dāng)量摩擦角時可具有自鎖功能，如此，在整機(jī)夾持工作狀態(tài)下可確保夾緊牢靠。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]本說明書包括以下附圖，所示內(nèi)容分別是:
[0015]圖1是機(jī)器人抓取裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是機(jī)器人抓取裝置的仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3是手爪機(jī)架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4是手爪機(jī)架的底視圖；
[0019]圖5是蝸桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖6是第一連桿軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖7是第二連桿軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖8是第一蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖9是第二蓋板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖10是夾持桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖11是外連接桿和內(nèi)連架桿的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖12是蝸輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中標(biāo)記為:
[0028]1、手爪機(jī)架；11、第一軸承座孔；12、固定底板；13、第一基座；131、第一定位槽；14、第二基座；15、第二軸承座孔；16、通孔；17、凸臺；
[0029]2、夾持連桿組；21、內(nèi)連架桿；22、外連架桿；23、夾持桿；
[0030]3、蝸桿；31、第一軸頸；32、第一軸體；33、第二軸頸；34、輪齒；
[0031]4、蝸輪；
[0032]5、第一連桿軸；51、第一凸塊；52、第三軸頸；53、鍵槽；
[0033]6、第二連桿軸；61、第二凸塊；62、第四軸頸；63、鍵槽；64、第二軸體；65、第五軸頸；66、鍵槽；
[0034]7、第一蓋板；71、第二定位槽；
[0035]8、第二蓋板；
[0036]9、第一角接觸球軸承；10、第二角接觸球軸承。

【具體實(shí)施方式】
[0037]下面對照附圖，通過對實(shí)施例的描述，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，目的是幫助本領(lǐng)域的技術(shù)人員對本實(shí)用新型的構(gòu)思、技術(shù)方案有更完整、準(zhǔn)確和深入的理解，并有助于其實(shí)施。
[0038]如圖1至圖12所示，本實(shí)用新型一種新型機(jī)器人抓取裝置，包括手爪機(jī)架1、與手爪機(jī)架I鉸接的夾持連桿組2和與夾持連桿組2連接以驅(qū)動其作擺動運(yùn)動的動力輸入組件，夾持連桿組2由三個桿件依次鉸接構(gòu)成，夾持連桿組2至少設(shè)有三組且在動力輸入組件的外側(cè)沿周向均勻分布，動力輸入組件包括旋轉(zhuǎn)設(shè)置于手爪機(jī)架I上的蝸桿3和與蝸桿3嚙合且與夾持連桿組2連接的蝸輪4。蝸桿3與蝸輪4相嚙合構(gòu)成蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，蝸桿3用于與外設(shè)的動力源連接，外設(shè)的動力源可以是電機(jī)，蝸桿3可以與電機(jī)軸連接。蝸桿3作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，驅(qū)動蝸輪4轉(zhuǎn)動，從而使夾持連桿組2能夠作往復(fù)擺動運(yùn)動。
[0039]具體地說，手爪機(jī)架I作為安裝其它部件的基礎(chǔ)構(gòu)件，其包括一個固定底板12和設(shè)在固定底板12上的一個凸臺17。在本實(shí)施例中，固定底板12為圓盤形的構(gòu)件，且其兩端面為平面。凸臺17為圓柱形，與固定底板12同軸。
[0040]蝸桿3的結(jié)構(gòu)如圖5所示，其上依次設(shè)有直徑逐漸增大的第一軸頸31、第一軸體32和第二軸頸33，還設(shè)有與蝸輪4嚙合的輪齒34。第一軸頸31上安裝第一角接觸球軸承9，第一角接觸球軸承9且與第一軸頸31形成過盈配合，第二軸頸33上安裝第二角接觸球軸承10，第二角接觸球軸承10且與第二軸頸33形成過盈配合。相應(yīng)在手爪機(jī)架I的固定底板12和凸臺17上設(shè)有軸承座孔，如圖3所示，在手爪機(jī)架I上設(shè)有用于安裝蝸桿3的安裝孔，該安裝孔包括第一軸承座孔11、通孔16和第二軸承座孔15，通孔16位于第一軸承座孔11和第二軸承座孔15之間，且三者同軸，第一軸承座孔11是在凸臺17的端面中心沿軸向延伸。第一角接觸球軸承9安裝在第一軸承座孔11中，兩者形成過渡配合。第二角接觸球軸承10安裝在第二軸承座孔15中，兩者形成過渡配合。第一軸體32位于通孔16中，兩者為間隙配合，確保蝸桿3可以順暢的轉(zhuǎn)動。
[0041]在本實(shí)施例中，夾持連桿組2共設(shè)有三組，相應(yīng)的蝸輪4也設(shè)有三個，各夾持連桿組2上分別連接有一個蝸輪4，三個蝸輪4在蝸桿3外側(cè)沿周向均勻分布。三組夾緊連桿組互成120°均勻分布，保證三個夾持桿23的運(yùn)動方向匯交于蝸桿3軸線或由蝸桿3軸線發(fā)散，以確保夾緊定位準(zhǔn)確。
[0042]如圖1和圖2所示，夾持連桿組2的三個桿件為外連架桿22、內(nèi)連架桿21和夾持桿23，外連架桿22和內(nèi)連架桿21的一端與手爪機(jī)架I的固定底板12鉸接，另一端與夾持桿23鉸接，從而與固定底板12形成四桿機(jī)構(gòu)。外連架桿22位于內(nèi)連架桿21的外側(cè)，蝸輪4與內(nèi)連架桿21連接，使內(nèi)連架桿21作為夾持連桿組2的主動構(gòu)件，以驅(qū)動整個夾持連桿組2擺動。
[0043]作為優(yōu)選的，外連架桿22與內(nèi)連架桿21相平行且兩者的長度相等，且外連架桿22和內(nèi)連架桿21的長度較長,夾持桿23的長度較短,夾持桿23與固定底板12相平行,從而各夾持連桿組2可以與固定底板12形成平行四邊形四桿機(jī)構(gòu)，外連架桿22和內(nèi)連架桿21作擺動運(yùn)動，夾持桿23作平移運(yùn)動，夾持桿23是作為夾持物體的構(gòu)件。
[0044]如圖2所示，各夾持連桿組2的外連架桿22通過第一連桿軸5旋轉(zhuǎn)設(shè)置于第一基座13和第二基座14上，第一基座13和第二基座14設(shè)置于固定底板12上，且第一基座13和第二基座14相平行。第一連桿軸5的軸線與固定底板12的端面相平行，第一連桿軸5的結(jié)構(gòu)如圖6所示，第一連桿軸5上設(shè)有一個第一凸塊51，該第一凸塊51為沿徑向凸出且沿整個周向延伸的圓環(huán)塊，第一基座13作為定位基座，第一基座13上的軸孔處的圓周面上設(shè)有讓第一凸塊51嵌入的第一定位槽131，第一基座13上的軸孔為在第一基座13的端面設(shè)置的半圓孔，第一定位槽131為弧度為180度的弧形槽，相應(yīng)在第一基座13上設(shè)有用于蓋住軸孔的第一蓋板7，第一蓋板7的結(jié)構(gòu)如圖8所示，在第一蓋板7上的軸孔處的圓周面上也設(shè)有讓第一凸塊51嵌入的第二定位槽71，第二定位槽71為弧度為180度的弧形槽，第一定位槽131與第二定位槽71的位置對齊且兩者相配合,第一凸塊51嵌入第一定位槽131和第二定位槽71中，使第一連桿軸5在軸向上得以限位。第一蓋板7可通過螺栓固定在第一基座13上。第一連桿軸5上的第三軸頸52穿過外連架桿22端部設(shè)置的軸孔，在第三軸頸52的表面設(shè)有鍵槽53，用于安裝鍵，相應(yīng)在外連架桿22的軸孔內(nèi)壁也設(shè)有讓鍵嵌入的鍵槽，使第一連桿軸5通過鍵與外連架桿22連接，確保外連架桿22得到可靠穩(wěn)定的支撐。
[0045]第二基座14的結(jié)構(gòu)與第一基座13的結(jié)構(gòu)相類似，不過第二基座14上未設(shè)置定位槽，第二基座14的端面設(shè)置有半圓形的軸孔，相應(yīng)在第二基座14上設(shè)有用于蓋住軸孔的第二蓋板8，第二蓋板8的結(jié)構(gòu)如圖9所示，在第二蓋板8上也設(shè)有半圓形的軸孔，并與第二基座14上的軸孔位置對齊。
[0046]如圖2所示，各夾持連桿組2的內(nèi)連架桿21通過第二連桿軸6旋轉(zhuǎn)設(shè)置于兩個相平行的第二基座14上，第二基座14上并安裝有第二蓋板8。蝸輪4設(shè)在第二連桿軸6的端部，第二連桿軸6還與一個第一基座13連接，即第二連桿軸6支撐在兩個第二基座14和一個第一基座13上，蝸輪4位于該第一基座13與一個第二基座14之間。第二連桿軸6的軸線與第一連桿軸5的軸線相平行，第二連桿軸6的結(jié)構(gòu)如圖7所示，第二連桿軸6的端部設(shè)有一個第二凸塊61，該第二凸塊61為沿徑向凸出且沿整個周向延伸的圓環(huán)塊，與第一凸塊51的形狀相同，第二凸塊61也是用于嵌入第一基座13上的第一定位槽131和第一蓋板7上的第二定位槽71中，使第二連桿軸6在軸向上得以限位。第二連桿軸6上的第四軸頸62處時用于安裝蝸輪4，第四軸頸62與第二凸塊61相鄰，第四軸頸62的表面設(shè)有鍵槽63，用于安裝鍵，蝸輪4通過鍵與第二連桿軸6連接，確保蝸輪4能夠帶動第二連桿軸6同步轉(zhuǎn)動。第二連桿軸6上的第二軸體64穿過第二基座14上的軸孔，第二連桿軸6上的四五軸頸穿過內(nèi)連架桿21端部設(shè)置的軸孔，在第五軸頸65的表面設(shè)有鍵槽66，用于安裝鍵，相應(yīng)在內(nèi)連架桿21的軸孔內(nèi)壁也設(shè)有讓鍵嵌入的鍵槽，使第二連桿軸6通過鍵與內(nèi)連架桿21連接，確保第二連桿軸6能夠帶動內(nèi)連架桿21同步擺動。
[0047]基于蝸桿傳動與鉸鏈四桿組合的機(jī)器人抓取裝置的工作過程是:蝸桿3可由電機(jī)和減速機(jī)驅(qū)動，通過蝸桿3與蝸輪4嚙合帶動與其固連的內(nèi)連架桿21運(yùn)動，三組平行四邊形機(jī)構(gòu)隨之運(yùn)動；通過蝸桿3的正反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)夾持桿23的夾緊和松開。
[0048]上述結(jié)構(gòu)的機(jī)器人抓取裝置通過設(shè)置三組夾持連桿組2，從而可實(shí)現(xiàn)三點(diǎn)夾持，基于三點(diǎn)成一平面的原理，與兩點(diǎn)夾持相比夾持更加牢靠，若配合各夾持桿23的夾持端的裝夾匹配設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)夾持空間物體的完全定位。本機(jī)器人抓取裝置適用于在負(fù)壓吸附抓取方法難于實(shí)施的場合，可以滿足對具有異型幾何形狀的空間物體抓取，并能順利可靠的完成抓取任務(wù)。本裝置采用空間對稱設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)緊湊，利用蝸輪蝸桿傳動的自鎖特性以確保夾緊牢靠。
[0049]以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行了示例性描述。顯然，本實(shí)用新型具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制。只要是采用了本實(shí)用新型的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)；或未經(jīng)改進(jìn)，將本實(shí)用新型的上述構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:包括手爪機(jī)架、與手爪機(jī)架鉸接的夾持連桿組和與夾持連桿組連接以驅(qū)動其作擺動運(yùn)動的動力輸入組件，夾持連桿組由三個桿件依次鉸接構(gòu)成，夾持連桿組至少設(shè)有三組且在動力輸入組件的外側(cè)沿周向均勻分布，動力輸入組件包括旋轉(zhuǎn)設(shè)置于手爪機(jī)架上的蝸桿和與蝸桿嚙合且與夾持連桿組連接的蝸輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述夾持連桿組上連接有一個所述蝸輪，所有蝸輪在所述蝸桿外側(cè)沿周向均勻分布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述夾持連桿組共設(shè)有三組，所述蝸輪共設(shè)有三個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述夾持連桿組的三個桿件為外連架桿、內(nèi)連架桿和夾持桿，外連架桿和內(nèi)連架桿的一端與所述手爪機(jī)架鉸接，另一端與夾持桿鉸接，外連架桿位于內(nèi)連架桿的外側(cè)，所述蝸輪與內(nèi)連架桿連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述外連架桿與所述內(nèi)連架桿相平行且長度相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述手爪機(jī)架包括固定底板，所述蝸桿旋轉(zhuǎn)設(shè)置于固定底板上，所述外連架桿和所述內(nèi)連架桿與固定底板鉸接，所述夾持桿與固定底板相平行。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述外連架桿通過第一連桿軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置于第一基座和第二基座上，第一基座和第二基座設(shè)置于所述固定底板上，且第一基座和第二基座相平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述第一連桿軸上設(shè)有第一凸塊，所述第一基座上的軸孔處設(shè)有讓第一凸塊嵌入的第一定位槽，第一基座上設(shè)有用于蓋住軸孔的第一蓋板，且第一蓋板上設(shè)有讓第一凸塊嵌入的第二定位槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述內(nèi)連架桿通過第二連桿軸旋轉(zhuǎn)設(shè)置于兩個相平行的所述第二基座上，所述蝸輪設(shè)在第二連桿軸上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的新型機(jī)器人抓取裝置，其特征在于:所述第二連桿軸還與一個所述第一基座連接，所述蝸輪位于該第一基座與一個所述第二基座之間。
【文檔編號】B25J15/10GK204054075SQ201420506640
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】高洪, 洪崢, 方濤, 文瀟, 樊海波, 于濱, 楊中杰, 管翔, 朱瑞, 胡如方 申請人:安徽工程大學(xué)