本發(fā)明屬于機(jī)械手，具體涉及一種用在綜采、排爆、處置等場(chǎng)景下的多功能的作業(yè)機(jī)械手及工作方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，在礦山綜采、應(yīng)急處置和搬運(yùn)等場(chǎng)景下，如爆炸物、礦物和果實(shí)等待作業(yè)的目標(biāo)體積不定、耐受力強(qiáng)弱不確定，作業(yè)對(duì)象是開(kāi)放性的、變化的、未知的，這對(duì)機(jī)械手的開(kāi)度尺寸和結(jié)構(gòu)提出很大挑戰(zhàn)；此外，在一些需要鉆孔和采樣的場(chǎng)景下，采用獨(dú)立的機(jī)械手與鉆孔設(shè)備輪流作業(yè)的效率大大降低，且鉆孔尺寸與機(jī)械手的開(kāi)度尺寸需要配套使用，極大的降低作業(yè)效率。

2、目前機(jī)械手主要采用特定的齒輪、推桿、氣缸或搖臂等組成的開(kāi)合機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)特定開(kāi)度尺寸的夾取釋放功能，例如公開(kāi)號(hào)為cn118493442a的發(fā)明專利公開(kāi)的一種用于級(jí)聯(lián)靶裝卸的開(kāi)合爪機(jī)械臂，公開(kāi)號(hào)為cn118636112a的發(fā)明專利公開(kāi)的一種具有嵌入式機(jī)械爪的物流分揀機(jī)器人等。當(dāng)然，為了提高機(jī)械爪的適應(yīng)性，部分技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)以適應(yīng)更復(fù)雜的工況。例如公開(kāi)號(hào)為cn118252024a的發(fā)明專利公開(kāi)的一種便于調(diào)節(jié)的蘋(píng)果采摘機(jī)器人夾爪，例如公開(kāi)號(hào)為cn118578420a的發(fā)明專利公開(kāi)的一種上下料機(jī)械手的夾爪結(jié)構(gòu)，公開(kāi)號(hào)為cn118418178a的發(fā)明專利公開(kāi)的機(jī)械臂夾爪裝置以及機(jī)械臂等。

3、現(xiàn)有的機(jī)械手主要采用齒輪驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)開(kāi)合動(dòng)作，回轉(zhuǎn)作業(yè)靈活性差，無(wú)法實(shí)現(xiàn)全回轉(zhuǎn)，如旋轉(zhuǎn)鉆孔或果實(shí)采摘作業(yè)；當(dāng)開(kāi)合機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸確定后，其開(kāi)度及取放作業(yè)對(duì)象的尺寸隨之固定，無(wú)法適應(yīng)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種作業(yè)機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精準(zhǔn)變姿態(tài)取放、夾取角度可調(diào)、姿態(tài)調(diào)整和變徑鉆孔功能。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種作業(yè)機(jī)械手，包括：

3、機(jī)械手主體，安裝于運(yùn)動(dòng)載體上；

4、動(dòng)力組件，安裝于機(jī)械手主體上，為機(jī)械手提供動(dòng)力，用于控制機(jī)械手的夾取取放及鉆孔作業(yè)；

5、取放控制組件，與動(dòng)力組件連接，動(dòng)力組件控制取放控制組件實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的夾取取放作業(yè)；

6、開(kāi)度調(diào)節(jié)組件，安裝于取放控制組件的前端，用于調(diào)整機(jī)械手的開(kāi)度大??；

7、爪-鉆組件，設(shè)置有多組，沿機(jī)械手的軸線呈圓周均布于取放控制組件的外周，爪-鉆組件用于夾取取放及鉆孔作業(yè)，每組爪-鉆組件與取放控制組件鉸接連接，每組爪-鉆組件與開(kāi)度調(diào)節(jié)組件固定連接，且取放控制組件與爪-鉆組件的連接處位于開(kāi)度調(diào)節(jié)組件的后方，開(kāi)度調(diào)節(jié)組件用于調(diào)整多組爪-鉆組件之間的開(kāi)度大小，取放控制組件用于調(diào)整多組爪-鉆組件之間的夾取取放角度。

8、進(jìn)一步地，所述動(dòng)力組件包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力傳動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)，動(dòng)力傳動(dòng)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)包括動(dòng)力輸入軸、電磁離合器、動(dòng)力輸出盤(pán)、動(dòng)力輸出軸和動(dòng)力輸出底板，驅(qū)動(dòng)電機(jī)與動(dòng)力輸入軸連接，動(dòng)力輸入軸通過(guò)電磁離合器分別連接動(dòng)力輸出盤(pán)和動(dòng)力輸出軸，驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)電磁離合器控制動(dòng)力輸出盤(pán)或動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，動(dòng)力輸出盤(pán)與動(dòng)力輸出底板固定連接，動(dòng)力輸出底板與取放控制組件固定連接，動(dòng)力輸出盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)取放控制組件、開(kāi)度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件整體轉(zhuǎn)動(dòng)，用于鉆孔作業(yè)。

9、進(jìn)一步地，所述取放控制組件包括推進(jìn)板、滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和多個(gè)第一擺臂機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端與動(dòng)力輸出軸固定連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端與開(kāi)度調(diào)節(jié)組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的后端固定安裝于動(dòng)力輸出底板上，滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端固定安裝于開(kāi)度調(diào)節(jié)組件上，推進(jìn)板的中心螺紋套接于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，且推進(jìn)板滑動(dòng)套設(shè)于滑動(dòng)機(jī)構(gòu)上，第一擺臂機(jī)構(gòu)的數(shù)量和位置與爪-鉆組件的數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)，推進(jìn)板分別與每個(gè)第一擺臂機(jī)構(gòu)的一端鉸接連接，每個(gè)第一擺臂機(jī)構(gòu)的另一端與相對(duì)應(yīng)的爪-鉆組件的后端鉸接連接，動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)推進(jìn)板沿滑動(dòng)機(jī)構(gòu)直線滑動(dòng)，通過(guò)第一擺臂機(jī)構(gòu)的連接作用帶動(dòng)爪-鉆組件旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)爪-鉆組件前端的夾取取放作業(yè)。

10、進(jìn)一步地，所述開(kāi)度調(diào)節(jié)組件包括直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、基板、徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，基板與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端固定連接，基板與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端與開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接，開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接多個(gè)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，每個(gè)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿基板的徑向滑動(dòng)連接于基板的外周，每個(gè)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)分別與一個(gè)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接連接，每個(gè)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與一組爪-鉆組件固定連接，徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的數(shù)量和位置與爪-鉆組件的數(shù)量和位置相對(duì)應(yīng)，直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出端伸縮動(dòng)作，通過(guò)開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿基板的徑向直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)爪-鉆組件向靠近或遠(yuǎn)離基板中心的方向做直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)爪-鉆組件開(kāi)度大小調(diào)節(jié)。

11、進(jìn)一步地，每組所述爪-鉆組件包括主體支架、平行鉆片、斜向鉆片和爪體，主體支架的后端與第一擺臂機(jī)構(gòu)鉸接連接，主體支架的前端連接有用于夾取取放物體的爪體，第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)固定連接于第一擺臂機(jī)構(gòu)與爪體之間的主體支架上，爪體的前端外側(cè)為傾斜狀，爪體的傾斜面上固定安裝有斜向鉆片，爪體和主體支架的外側(cè)安裝有平行鉆片，平行鉆片的前端與斜向鉆片的后端連接，斜向鉆片和平行鉆片用于爪-鉆組件的鉆孔作業(yè)。

12、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括絲杠，絲杠的后端與動(dòng)力輸出軸固定連接，絲杠的前端套設(shè)有推進(jìn)軸承，基板上設(shè)有基板軸承座，推進(jìn)軸承與基板軸承座配合。推進(jìn)板包括推進(jìn)板主體，推進(jìn)板主體的中心設(shè)有與絲杠配套的螺紋孔，絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)推進(jìn)板主體沿絲杠直線運(yùn)動(dòng)。

13、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述直線驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)，直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端連接有推桿，推桿的端部連接有驅(qū)動(dòng)法蘭；

14、開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括聯(lián)動(dòng)推板、同步連桿、同步滑塊和固定板，聯(lián)動(dòng)推板套設(shè)安裝于推桿上，固定板的前側(cè)安裝有導(dǎo)向座，推桿穿過(guò)聯(lián)動(dòng)推板后通過(guò)驅(qū)動(dòng)法蘭與導(dǎo)向座連接，聯(lián)動(dòng)推板分別與多個(gè)同步連桿的一端鉸接連接，每個(gè)同步連桿的另一端分別與一個(gè)同步滑塊鉸接連接，每個(gè)同步滑塊上均安裝有同步滑臺(tái)，固定板上沿徑向分布有多個(gè)同步導(dǎo)軌，同步滑臺(tái)與對(duì)應(yīng)的同步導(dǎo)軌配合滑動(dòng)連接，同步滑塊固定安裝于對(duì)應(yīng)的徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上，直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推板沿推桿方向直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)同步連桿的鉸接連接帶動(dòng)同步滑塊沿同步導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)徑向滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)徑向直線運(yùn)動(dòng)。

15、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述基板包括基板主體，基板主體與滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的前端固定連接，基板主體的外周設(shè)有多個(gè)導(dǎo)向槽，每個(gè)導(dǎo)向槽內(nèi)沿徑向設(shè)有導(dǎo)向光軸；

16、徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括徑向調(diào)節(jié)主體和支撐法蘭，徑向調(diào)節(jié)主體與對(duì)應(yīng)的同步滑塊固定連接，徑向調(diào)節(jié)主體上設(shè)有用于導(dǎo)向光軸穿過(guò)的導(dǎo)向孔，徑向調(diào)節(jié)主體套設(shè)于導(dǎo)向光軸上且卡接于導(dǎo)向槽內(nèi)，徑向調(diào)節(jié)主體能沿導(dǎo)向光軸在導(dǎo)向槽內(nèi)徑向滑動(dòng)，支撐法蘭固定連接于徑向調(diào)節(jié)主體上，支撐法蘭與第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接連接，直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)主體沿導(dǎo)向光軸徑向滑動(dòng)，進(jìn)而通過(guò)支撐法蘭和第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)爪-鉆組件的主體支架向靠近或遠(yuǎn)離基板主體中心的方向做徑向直線運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)爪-鉆組件開(kāi)度大小調(diào)節(jié)。

17、進(jìn)一步優(yōu)選的，所述動(dòng)力輸入軸、電磁離合器、動(dòng)力輸出軸、絲杠位于同一軸線上，且呈空心軸結(jié)構(gòu)，用于開(kāi)度調(diào)節(jié)組件所需的線纜穿過(guò)。

18、本發(fā)明的另一目的在于提供作業(yè)機(jī)械手的工作方法，包括以下步驟：

19、（1）機(jī)械手開(kāi)度調(diào)整步驟：

20、1）聯(lián)動(dòng)推板與固定板之間的距離最遠(yuǎn)時(shí)，每個(gè)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)均位于對(duì)應(yīng)的導(dǎo)向光軸和導(dǎo)向槽的最底部，此時(shí)，徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)每個(gè)爪-鉆組件位于最靠近基板中心的位置，多個(gè)爪-鉆組件之間處于最小直徑開(kāi)度；

21、2）直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推板沿推桿向靠近固定板的方向直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)同步連桿的鉸接連接帶動(dòng)同步滑塊沿同步導(dǎo)軌向固定板的外周方向徑向滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)向光軸向基板的外周方向滑動(dòng)，從而通過(guò)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)每個(gè)爪-鉆組件向遠(yuǎn)離基板中心的方向移動(dòng)，多個(gè)爪-鉆組件之間的直徑開(kāi)度增大；

22、3）直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)繼續(xù)動(dòng)作，帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推板沿推桿方向直線運(yùn)動(dòng)，直至聯(lián)動(dòng)推板與固定板之間的距離最近，此時(shí)徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)通過(guò)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)每個(gè)爪-鉆組件位于最遠(yuǎn)離基板中心的位置，多個(gè)爪-鉆組件之間處于最大直徑開(kāi)度；

23、4）直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)反向動(dòng)作，帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)推板沿推桿向遠(yuǎn)離固定板的方向直線運(yùn)動(dòng)，通過(guò)同步連桿的鉸接連接帶動(dòng)同步滑塊沿同步導(dǎo)軌向固定板的中心方向徑向滑動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿導(dǎo)向光軸向基板的中心方向滑動(dòng)，從而通過(guò)第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)每個(gè)爪-鉆組件向靠近基板中心的方向移動(dòng)，多個(gè)爪-鉆組件之間的直徑開(kāi)度減小。

24、（2）機(jī)械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟：

25、1）當(dāng)推進(jìn)板位于主體支架與第一擺臂機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)的后方時(shí)，第一擺臂機(jī)構(gòu)向后傾斜，控制電磁離合器帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)動(dòng)力輸出軸正轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)絲杠正轉(zhuǎn)，推進(jìn)板沿滑動(dòng)機(jī)構(gòu)向前直線滑動(dòng)，通過(guò)第一擺臂機(jī)構(gòu)的連接作用帶動(dòng)爪-鉆組件繞徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接連接處旋轉(zhuǎn)，此時(shí)爪-鉆組件的后端向外、前端向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度變??；

26、2）驅(qū)動(dòng)電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)推進(jìn)板沿滑動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)向前滑動(dòng)，當(dāng)推進(jìn)板位于主體支架與第一擺臂機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)的正下方時(shí)，第一擺臂機(jī)構(gòu)呈豎直狀態(tài)，此時(shí)爪-鉆組件的后端距離推進(jìn)板距離最遠(yuǎn)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度最小；

27、3）驅(qū)動(dòng)電機(jī)繼續(xù)正轉(zhuǎn)，帶動(dòng)推進(jìn)板沿滑動(dòng)機(jī)構(gòu)繼續(xù)向前滑動(dòng)，當(dāng)推進(jìn)板位于主體支架與第一擺臂機(jī)構(gòu)鉸接點(diǎn)的前方時(shí)，第一擺臂機(jī)構(gòu)向前傾斜，通過(guò)第一擺臂機(jī)構(gòu)的連接作用帶動(dòng)爪-鉆組件繞徑向調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接連接處旋轉(zhuǎn)，此時(shí)爪-鉆組件的后端向內(nèi)、前端向外旋轉(zhuǎn)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度變大；受限于第一擺臂機(jī)構(gòu)的長(zhǎng)度，推進(jìn)板移動(dòng)至最前方時(shí)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度最大；

28、4）驅(qū)動(dòng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)過(guò)程與驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí)的調(diào)節(jié)過(guò)程相反。

29、（3）機(jī)械手鉆孔作業(yè)步驟：

30、1）根據(jù)鉆孔直徑要求，按照步驟（1）機(jī)械手開(kāi)度調(diào)整步驟對(duì)爪-鉆組件之間的直徑開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，按照步驟（2）機(jī)械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟調(diào)整推進(jìn)板的位置，使爪-鉆組件的主體支架和平行鉆片與絲杠平行，平行鉆片呈圓周均布于機(jī)械手的外周；

31、2）多組爪-鉆組件調(diào)整成鉆頭結(jié)構(gòu)后，控制電磁離合器帶動(dòng)動(dòng)力輸出盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)動(dòng)力輸出盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，與動(dòng)力輸出盤(pán)連接的動(dòng)力輸出底板轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)與動(dòng)力輸出底板連接的取放控制組件、開(kāi)度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件整體轉(zhuǎn)動(dòng)，斜向鉆片和平行鉆片實(shí)現(xiàn)變徑鉆孔作業(yè)。

32、（4）機(jī)械手夾取取放作業(yè)步驟：

33、1）根據(jù)待夾取物的形態(tài)、大小，按照步驟（1）機(jī)械手開(kāi)度調(diào)整步驟對(duì)爪-鉆組件之間的直徑開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，按照步驟（2）機(jī)械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟調(diào)整推進(jìn)板的位置，使爪-鉆組件前端的爪體調(diào)整至合適取放角度，對(duì)待夾取物進(jìn)行精準(zhǔn)夾取，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手精準(zhǔn)變姿態(tài)取放、夾取作業(yè)。

34、本發(fā)明具有以下有益效果：

35、1、本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械手通過(guò)開(kāi)度調(diào)節(jié)組件對(duì)機(jī)械手的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)取放控制組件對(duì)機(jī)械手前端夾取取放角度進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)電磁離合器實(shí)現(xiàn)機(jī)械手利用同一套動(dòng)力組件對(duì)鉆孔作業(yè)及夾取取放作業(yè)的獨(dú)立控制和轉(zhuǎn)動(dòng)姿態(tài)調(diào)整，提高作業(yè)靈活性及作業(yè)效率。

36、2、本發(fā)明的作業(yè)機(jī)械手通過(guò)動(dòng)力組件、取放控制組件、開(kāi)度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件的相互配合，使機(jī)械手在不同開(kāi)度狀態(tài)下的夾取取放角度和鉆孔直徑可調(diào)，提高了機(jī)械手對(duì)復(fù)雜作業(yè)對(duì)象和作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性。