本發(fā)明屬于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，具體地，涉及一種用于抓取堆積式袋裝物資的柔性機(jī)械式手爪，還涉及一種具有所述柔性機(jī)械式手爪的搬運(yùn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：

目前，我國(guó)袋裝物資的倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)和裝卸方式主要是靠肩扛和小車?yán)?，裝卸工人不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，而且是在粉塵的環(huán)境下工作，易危害身心健康。

國(guó)內(nèi)外廣泛用于袋裝物資裝卸的設(shè)備有兩種：真空吸吊式手爪和機(jī)械式手爪。對(duì)于真空吸盤式手爪，雖操作簡(jiǎn)單快捷，但不能滿足抓取過(guò)重的袋裝物資。并且真空吸盤式手爪營(yíng)造真空環(huán)境技術(shù)難度大，需要很大成本；對(duì)于機(jī)械式手爪，由于其手爪普遍彎折的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)密集堆垛的袋裝物資進(jìn)行無(wú)損、快捷抓取和搬運(yùn)。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的裝卸設(shè)備都不太適用于密集堆放的袋裝物資的裝卸，無(wú)法對(duì)袋裝物資進(jìn)行無(wú)損快捷抓取。

因此迫切需要一種能滿足袋裝物資快速而無(wú)損裝卸和堆垛的機(jī)械式手爪。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有機(jī)械式手爪彎折的結(jié)構(gòu)需要操作空間大、手爪直接抓取的方式容易使包裝袋破損等問(wèn)題，提供了一種用于抓取堆積式袋裝物資的柔性機(jī)械式手爪，采用氣缸的伸縮往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制機(jī)械手爪的抓取，再結(jié)合視覺(jué)識(shí)別技術(shù)對(duì)袋裝物資抓取和搬運(yùn)，很好地解決了抓取過(guò)程中包裝袋易破損的難題。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有該柔性機(jī)械式手爪的搬運(yùn)機(jī)器人。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種柔性機(jī)械式手爪，包括：連接架1、平板3、雙作用氣缸、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)；

平板3固接在連接架1底部；

雙作用氣缸包括缸筒4和氣缸活塞桿5；雙作用氣缸的缸筒4豎直布置在連接架1框架結(jié)構(gòu)的容納空間內(nèi)，氣缸活塞桿5位于缸筒4下方；

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平傳動(dòng)塊9、傳動(dòng)板10、豎直傳動(dòng)塊11、連接塊12、長(zhǎng)銷軸13和短銷軸14；

其中，傳動(dòng)板10包括左耳板、右耳板以及位于兩者之間的結(jié)合部；兩個(gè)傳動(dòng)板10通過(guò)各自結(jié)合部頂端分別固接在平板3的前、后邊緣處，左耳板、右耳板的下端對(duì)稱地設(shè)有傳動(dòng)板通孔15；

水平傳動(dòng)塊9的中心處開(kāi)有通孔，氣缸活塞桿5沿豎直方向穿過(guò)水平傳動(dòng)塊9的通孔，活塞桿螺母8套在氣缸活塞桿5的下端；

兩個(gè)豎直傳動(dòng)塊11的上端分別與水平傳動(dòng)塊9的左右兩端通過(guò)短銷軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

夾持機(jī)構(gòu)包括夾持距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和夾持板22，所述夾持距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括連接塊12和滑塊23；

連接塊12為“l(fā)”形，包括水平臂和斜臂，水平臂與斜臂之間的角度為110°～130°，兩個(gè)連接塊12的水平臂的一端分別與兩個(gè)豎直傳動(dòng)塊11的下端通過(guò)短銷軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接，兩個(gè)連接塊12的斜臂之間構(gòu)成一容納空間，水平臂和斜臂結(jié)合處開(kāi)有軸孔29，長(zhǎng)銷軸13穿過(guò)傳動(dòng)板通孔15和軸孔29將連接塊12與傳動(dòng)板10轉(zhuǎn)動(dòng)連接；

夾持板22為“l(fā)”形，包括上部夾持板和下部夾持板，上部夾持板和下部夾持板之間的角度為110°～130°，上部夾持板固接有滑塊23，滑塊23上端高于上部夾持板；

在連接塊12的斜臂內(nèi)側(cè)開(kāi)有“u”形軌道槽，用于容納夾持板22上固接的滑塊23，斜臂開(kāi)有多個(gè)斜臂連接孔24；

滑塊23開(kāi)有滑塊螺紋孔25，通過(guò)沉頭螺栓26插入斜臂連接孔24和滑塊螺紋孔25，將夾持板22固定在斜臂上；夾持板22左右對(duì)稱，兩個(gè)夾持板22之間構(gòu)成一容納空間；

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括機(jī)械臂控制系統(tǒng)、氣泵、24v電源模塊、五位三通電磁閥和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，其中，氣泵與雙作用氣缸連接，氣泵為雙作用氣缸提供氣源，五位三通電磁閥與雙作用氣缸連接，五位三通電磁閥控制氣缸上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，24v電源模塊和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)構(gòu)成氣動(dòng)控制電路，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與雙作用氣缸連接，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制雙作用氣缸的運(yùn)動(dòng)方向和通斷停止。

連接架1為矩形框架結(jié)構(gòu)，連接架1頂部與搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械臂可拆卸連接。

在長(zhǎng)銷軸13上、連接塊12與傳動(dòng)板10之間設(shè)置有銅軸承16定位，在長(zhǎng)銷軸13上、傳動(dòng)板10的外側(cè)設(shè)置有大卡環(huán)17進(jìn)行定位。

短銷軸14端部均設(shè)置銅軸承16和小卡環(huán)21。

活塞桿螺母8內(nèi)圈直徑大于水平傳動(dòng)塊9的通孔的內(nèi)圈直徑。

水平臂與斜臂之間的角度為110°。

上部夾持板和下部夾持板之間的角度為110°。

連接機(jī)構(gòu)上還安裝有視覺(jué)識(shí)別傳感器，與機(jī)械臂控制系統(tǒng)連接。

平板3為矩形平板。

一種搬運(yùn)機(jī)器人，其機(jī)械臂與權(quán)利要求1～9中之一的柔性機(jī)械式手爪裝配在一起。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的用于抓取堆積式袋裝物資的柔性機(jī)械式手爪，采用薄夾持板和可調(diào)節(jié)間距的夾持機(jī)構(gòu)，使得柔性機(jī)械式手爪可以適應(yīng)不同規(guī)格尺寸物資的搬運(yùn)與抓取，具有抓取可靠、移動(dòng)靈活等特點(diǎn)；同時(shí)，采用氣缸傳動(dòng)，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，氣缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)便能實(shí)現(xiàn)對(duì)袋裝物資的裝、卸兩個(gè)步驟。在農(nóng)資裝卸場(chǎng)合代替人工搬運(yùn)，減輕了裝卸工人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高裝卸效率、減少環(huán)境污染、使操作更加簡(jiǎn)便，實(shí)現(xiàn)農(nóng)資裝卸的機(jī)械化和自動(dòng)化。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的柔性機(jī)械式手爪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的柔性機(jī)械式手爪的夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記

1連接架2連接螺栓

3平板4缸筒

5氣缸活塞桿7平板連接螺栓組

8活塞桿螺母9水平傳動(dòng)塊

10傳動(dòng)板11豎直傳動(dòng)塊

12連接塊13長(zhǎng)銷軸

14短銷軸15傳動(dòng)板通孔

16銅軸承17大卡環(huán)

21小卡環(huán)22夾持板

23滑塊24斜臂連接孔

25滑塊螺紋孔26沉頭螺栓

29軸孔

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明的柔性機(jī)械式手爪，用于抓取堆積式袋裝物資，其包括：連接架1、平板3、雙作用氣缸、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾持機(jī)構(gòu)。

連接架1為矩形框架結(jié)構(gòu)，連接架1頂部與搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械臂可拆卸連接。

平板3通過(guò)平板連接螺栓組7固接在連接架1底部，平板3為矩形平板。

雙作用氣缸包括缸筒4和氣缸活塞桿5。雙作用氣缸的缸筒4豎直布置在連接架1框架結(jié)構(gòu)的容納空間內(nèi)，氣缸活塞桿5位于缸筒4下方。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平傳動(dòng)塊9、傳動(dòng)板10、豎直傳動(dòng)塊11、連接塊12、長(zhǎng)銷軸13和短銷軸14。

其中，傳動(dòng)板10包括左耳板、右耳板以及位于兩者之間的結(jié)合部。兩個(gè)傳動(dòng)板10通過(guò)各自結(jié)合部頂端分別固接在平板3的前、后邊緣處，左耳板、右耳板的下端對(duì)稱地設(shè)有傳動(dòng)板通孔15。

水平傳動(dòng)塊9的中心處開(kāi)有通孔，氣缸活塞桿5沿豎直方向穿過(guò)水平傳動(dòng)塊9的通孔，活塞桿螺母8套在氣缸活塞桿5的下端，起固定與限位的作用?；钊麠U螺母8內(nèi)圈直徑大于水平傳動(dòng)塊9的通孔的內(nèi)圈直徑。工作時(shí)，依靠氣缸活塞桿5的上下移動(dòng)帶動(dòng)水平傳動(dòng)塊9。使用活塞桿螺母8對(duì)水平傳動(dòng)塊9進(jìn)行限位的設(shè)計(jì)使得拆卸方便。

兩個(gè)豎直傳動(dòng)塊11的上端分別與水平傳動(dòng)塊9的左右兩端通過(guò)短銷軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

如圖2所示，夾持機(jī)構(gòu)包括夾持距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和夾持板22，所述夾持距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括連接塊12和滑塊23。

連接塊12為“l(fā)”形，包括水平臂和斜臂，水平臂與斜臂之間的角度為110°～130°，本實(shí)施例中，優(yōu)選為110°。兩個(gè)連接塊12的水平臂的一端分別與兩個(gè)豎直傳動(dòng)塊11的下端通過(guò)短銷軸14轉(zhuǎn)動(dòng)連接。兩個(gè)連接塊12的斜臂之間構(gòu)成一容納空間。水平臂和斜臂結(jié)合處開(kāi)有軸孔29，長(zhǎng)銷軸13穿過(guò)傳動(dòng)板通孔15和軸孔29將連接塊12與傳動(dòng)板10轉(zhuǎn)動(dòng)連接。

在長(zhǎng)銷軸13上、連接塊12與傳動(dòng)板10之間設(shè)置有銅軸承16定位，采用銅軸承定位是因?yàn)殂~材料耐磨，可以適應(yīng)重復(fù)夾持的工況的需求。在長(zhǎng)銷軸13上、傳動(dòng)板10的外側(cè)設(shè)置有大卡環(huán)17進(jìn)行定位，選用大卡環(huán)17定位是因?yàn)樵搳A持機(jī)構(gòu)軸向運(yùn)動(dòng)微小，運(yùn)用大卡環(huán)17足以限制軸向運(yùn)動(dòng)。

類似地，短銷軸14端部均設(shè)置銅軸承16和小卡環(huán)21進(jìn)行定位。

夾持板22為“l(fā)”形，包括上部夾持板和下部夾持板，上部夾持板和下部夾持板之間的角度為110°～130°，本實(shí)施例中，優(yōu)選為110°。上部夾持板固接有滑塊23，滑塊23上端高于上部夾持板。

在連接塊12的斜臂內(nèi)側(cè)開(kāi)有“u”形軌道槽，用于容納夾持板22上固接的滑塊23，斜臂開(kāi)有多個(gè)斜臂連接孔24，分別為夾持板22之間距離調(diào)節(jié)的多個(gè)檔位，用于安裝滑塊23。本實(shí)施例中，優(yōu)選為4個(gè)斜臂連接孔24。

滑塊23設(shè)有滑塊螺紋孔25，當(dāng)夾持板22位置確定時(shí)，可通過(guò)沉頭螺栓26插入斜臂連接孔24和滑塊螺紋孔25，將夾持板22固定在斜臂上。夾持板22左右對(duì)稱，兩個(gè)夾持板22之間構(gòu)成一容納空間。

工作時(shí)，左、右?jiàn)A持板22之間的間距應(yīng)略大于袋裝物資的寬度，便于快速簡(jiǎn)便的夾持所需物資。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與夾持機(jī)構(gòu)構(gòu)成容納袋裝物資的空間。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括機(jī)械臂控制系統(tǒng)、氣泵、24v電源模塊、五位三通電磁閥和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)。其中，氣泵與雙作用氣缸連接，氣泵為雙作用氣缸提供氣源，五位三通電磁閥與雙作用氣缸連接，五位三通電磁閥控制氣缸上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，24v電源模塊和氣動(dòng)開(kāi)關(guān)構(gòu)成氣動(dòng)控制電路，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)與雙作用氣缸連接，氣動(dòng)開(kāi)關(guān)控制雙作用氣缸的運(yùn)動(dòng)方向和通斷停止。

連接機(jī)構(gòu)上還安裝有視覺(jué)識(shí)別傳感器(圖中未示出)，與機(jī)械臂控制系統(tǒng)連接，本實(shí)施例中，該視覺(jué)識(shí)別傳感器安裝于傳動(dòng)板10側(cè)面，根據(jù)視覺(jué)識(shí)別傳感器識(shí)別出的位置信息，視覺(jué)識(shí)別傳感器發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)機(jī)械臂控制系統(tǒng)，機(jī)械臂控制系統(tǒng)控制柔性機(jī)械式手爪的夾持動(dòng)作開(kāi)始，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抓取。

本發(fā)明的用于抓取堆積式袋裝物資的柔性機(jī)械式手爪的工作過(guò)程如下：

通過(guò)連接架1將本發(fā)明的柔性機(jī)械式手爪連接至搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械臂上。

初始位置的氣缸活塞桿5處于伸長(zhǎng)狀態(tài)。工作時(shí)，首先，氣泵氣壓加至額定氣壓，為雙作用驅(qū)動(dòng)氣缸充氣，充氣完成后，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)備完畢。

根據(jù)所要夾持物資的寬度尺寸，調(diào)節(jié)夾持板22之間的距離，使兩夾持板22的距離比夾持物資寬度略大即可，用沉頭螺栓26將滑塊23與連接塊12的斜臂固定。

根據(jù)視覺(jué)識(shí)別傳感器的定位，通過(guò)機(jī)械臂將柔性機(jī)械式手爪定位到需要夾持的物資的適當(dāng)位置，打開(kāi)氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，使氣缸活塞桿5自下而上地運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)水平傳動(dòng)塊9向上運(yùn)動(dòng)，使豎直傳動(dòng)塊11也跟著旋轉(zhuǎn)，連接塊12和夾持板22將收緊，從而夾住所要夾持的物資。

通過(guò)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)，將夾持物資搬運(yùn)到指定位置。此時(shí)，將氣動(dòng)開(kāi)關(guān)切換到使氣缸活塞桿5自上而下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)水平傳動(dòng)塊9、豎直傳動(dòng)塊11、連接塊12的傳動(dòng)，使夾持板22張開(kāi)，從而釋放物資，完成往復(fù)的一個(gè)完整動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)袋裝物資的抓取和搬運(yùn)。

本發(fā)明還涉及一種，搬運(yùn)機(jī)器人，其機(jī)械臂與該柔性機(jī)械式手爪裝配在一起。