本發(fā)明涉及機械手領(lǐng)域技術(shù)，尤其是指一種夾持和搬運機械手。

背景技術(shù)：

機械手能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現(xiàn)生產(chǎn)的機械化和自動化，能在有害環(huán)境下操作以保護人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。近年來，隨著現(xiàn)代化社會和科技的發(fā)展，物體的輪廓形狀也逐漸由簡單變?yōu)閺?fù)雜，由方形向曲面過渡。傳統(tǒng)機械手的手指形狀大多數(shù)是為了夾持方形幾何體而設(shè)計的，已不能滿足對輪廓形狀為曲面的物體進行安全夾持的需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在之缺失，其主要目的是提供一種夾持和搬運機械手，其能有效解決現(xiàn)有之機械手不能滿足對輪廓形狀為曲面的物體進行安全夾持需求的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下之技術(shù)方案：

一種夾持和搬運機械手，包括有基座、轉(zhuǎn)座、雙臂機構(gòu)、真空泵、送指機構(gòu)、基礎(chǔ)弧形手指庫以及兩夾緊機構(gòu)；該轉(zhuǎn)座可轉(zhuǎn)動地安裝于基座上，該基座上設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)，該驅(qū)動機構(gòu)帶動轉(zhuǎn)座來回轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)座的頂部設(shè)置有支撐板，該雙臂機構(gòu)設(shè)置于支撐板上；該兩夾緊機構(gòu)分別設(shè)置于雙臂機構(gòu)的兩自由端，每一夾緊機構(gòu)均為電磁式柵欄夾緊機構(gòu)，每一夾緊機構(gòu)均包括有上柵欄、下柵欄、兩支撐桿和兩弧形手指，該兩支撐桿左右設(shè)置，上柵欄的左右兩端和下柵欄的左右兩端均分別與兩支撐桿轉(zhuǎn)動連接，上柵欄的內(nèi)部設(shè)置有纏有通電線圈的鐵芯，下柵欄的內(nèi)部設(shè)置有相互絕緣的通電導(dǎo)線，該上柵欄的中部與下柵欄的中部之間抵推有彈簧，上柵欄的中部設(shè)置有推桿，該推桿連接雙臂機構(gòu)的自由端；該真空泵通過真空氣管連接弧形手指；該送指機構(gòu)和基礎(chǔ)弧形手指庫配合使用，實現(xiàn)弧形手指間的配合使用及自動自動功能。

作為一種優(yōu)選方案，所述驅(qū)動機構(gòu)包括有步進電機和直齒圓柱齒輪副，該步進電機通過直齒圓柱齒輪副帶動轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)動。

作為一種優(yōu)選方案，所述步進電機位于基座上，該直齒圓柱齒輪副位于基座內(nèi)部。

作為一種優(yōu)選方案，所述轉(zhuǎn)座通過軸承可轉(zhuǎn)動地安裝于基座上。

作為一種優(yōu)選方案，所述雙臂機構(gòu)包括有支架、主動齒輪、從動齒輪、驅(qū)動電機、兩主動帶輪、兩從動帶輪和兩擺臂，該主動齒輪和從動齒輪左右對稱設(shè)置于支架上，主動齒輪與從動齒輪齒合，該驅(qū)動電機設(shè)置于支撐板上，該驅(qū)動電機帶動主動齒輪轉(zhuǎn)動，該兩主動帶輪分別與主動齒輪、從動齒輪同軸設(shè)置，該兩從動帶輪左右對稱設(shè)置，并分別位于主動齒輪和從動齒輪的外側(cè)斜上方，該兩主動帶輪與對應(yīng)的從動帶輪之前連接有傳動帶，該兩擺臂分別固定于兩從動帶輪上。

作為一種優(yōu)選方案，所述擺臂包括有擺桿、轉(zhuǎn)動電機和轉(zhuǎn)桿，該擺桿的一端與對應(yīng)的從動帶輪固定連接，該轉(zhuǎn)動電機固定于擺桿的另一端，轉(zhuǎn)桿的一端與轉(zhuǎn)動電機的輸出軸連接，轉(zhuǎn)桿的另一端與前述推桿連接。

作為一種優(yōu)選方案，所述支撐板上設(shè)置有動平衡質(zhì)量塊，該動平衡質(zhì)量塊與驅(qū)動電機徑向?qū)ΨQ設(shè)置。

作為一種優(yōu)選方案，所述送指機構(gòu)包括有手指庫、卡爪、軸、齒輪、連接盤、傳動盤、移動液壓缸、齒條和轉(zhuǎn)動液壓缸，該卡爪和軸分別設(shè)置于手指庫的兩側(cè)，該齒輪、連接盤和傳動盤均設(shè)置于軸上，該傳動盤具有銷子，該移動液壓缸設(shè)置于軸的尾端，該齒條位于齒輪、連接盤和傳動盤的外圍，該轉(zhuǎn)動液壓缸帶動齒條左右移動。

作為一種優(yōu)選方案，所述基礎(chǔ)弧形手指庫中包含5種形狀的手指，其分別為：柱面手指、錐面手指、球面手指、螺旋面手指和花瓶面手指。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果，具體而言，由上述技術(shù)方案可知：

一、本發(fā)明的內(nèi)部帶有通電線圈鐵芯的電磁式柵欄夾緊機構(gòu)當(dāng)通入指定方向的電流時能夠通過控制鐵芯上電流大小的變化使得上柵欄中的鐵芯對下柵欄中的導(dǎo)線吸引力逐漸由小變大，實現(xiàn)手部夾緊過程的先慢后快，松開過程時先快后慢，減少了手指與物體之間的剛性沖擊，可防止在抓取過程時由于夾緊力突然過大夾碎物品及釋放時夾緊力突然過小導(dǎo)致物品掉落的現(xiàn)象發(fā)生，實現(xiàn)輕拿輕放。

二、本發(fā)明的內(nèi)壁附有柔性物體的弧形手指接通真空設(shè)備能夠確保在夾持及搬運物體過程中不會損傷物體表面及掉落，確保物體表面美觀性，提高設(shè)備安全性。

三、本發(fā)明的基礎(chǔ)弧形手指庫與可調(diào)式送指機構(gòu)配合使用可實現(xiàn)自動送指功能，在夾取過程中，可自由切換所需要的手指，手指相互配合使用，能夠滿足大多數(shù)具有曲面輪廓的物體的夾持需求，提高工作效率。

四、本發(fā)明使用的機構(gòu)有效，實用性及經(jīng)濟性都比較好，且能較精確且高效率的實現(xiàn)曲面類輪廓形狀的物體抓取及移動過程。其雙臂機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，可以減少機械手占地面積，降低機械手生產(chǎn)成本，提高夾持及搬運效率。

為更清楚地闡述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功效，下面結(jié)合附圖與具體實施例來對本發(fā)明進行詳細(xì)說明：

附圖說明

圖1是本發(fā)明之較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明之較佳實施例中雙臂機構(gòu)的放大示意圖；

圖3是本發(fā)明之較佳實施例中夾緊機構(gòu)的放大示意圖；

圖4是本發(fā)明之較佳實施例中轉(zhuǎn)座的放大示意圖；

圖5是本發(fā)明之較佳實施例中送指機構(gòu)的放大示意圖；

圖6是本發(fā)明中弧形手指的各手指端面形狀及相應(yīng)的母線方程。

附圖標(biāo)識說明：

10、基座 11、軸承

20、轉(zhuǎn)座 21、支撐板

22、動平衡質(zhì)量塊 30、雙臂機構(gòu)

31、支架 32、主動齒輪

33、從動齒輪 34、驅(qū)動電機

35、主動帶輪 36、從動帶輪

37、擺臂 371、擺桿

372、轉(zhuǎn)動電機 373、轉(zhuǎn)桿

38、傳動帶 40、真空泵

41、真空氣管 50、送指機構(gòu)

51、手指庫 52、卡爪

53、軸 54、齒輪

55、連接盤 56、傳動盤

561、銷子 57、移動液壓缸

58、齒條 59、轉(zhuǎn)動液壓缸

60、夾緊機構(gòu) 61、上柵欄

62、下柵欄 63、支撐桿

64、弧形手指 65、鐵芯

66、彈簧 67、推桿

70、驅(qū)動機構(gòu) 71、步進電機

72、直齒圓柱齒輪副

具體實施方式

請參照圖1至圖5所示，其顯示出了本發(fā)明之較佳實施例的具體結(jié)構(gòu)，包括有基座10、轉(zhuǎn)座20、雙臂機構(gòu)30、真空泵40、送指機構(gòu)50、基礎(chǔ)弧形手指庫(圖中未示)以及兩夾緊機構(gòu)60。

該轉(zhuǎn)座20可轉(zhuǎn)動地安裝于基座10上，該基座10上設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)70，該驅(qū)動機構(gòu)70帶動轉(zhuǎn)座20來回轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)座20的頂部設(shè)置有支撐板21，具體而言，所述驅(qū)動機構(gòu)70包括有步進電機71和直齒圓柱齒輪副72，該步進電機71通過直齒圓柱齒輪副72帶動轉(zhuǎn)座20轉(zhuǎn)動，所述步進電機71位于基座10上，該直齒圓柱齒輪副72位于基座10內(nèi)部，以及，所述轉(zhuǎn)座20通過軸承11可轉(zhuǎn)動地安裝于基座10上。

該雙臂機構(gòu)30設(shè)置于支撐板21上；該兩夾緊機構(gòu)60分別設(shè)置于雙臂機構(gòu)30的兩自由端，每一夾緊機構(gòu)均60為電磁式柵欄夾緊機構(gòu)，每一夾緊機構(gòu)60均包括有上柵欄61、下柵欄62、兩支撐桿63和兩弧形手指64，該兩支撐桿63左右設(shè)置，上柵欄61的左右兩端和下柵欄62的左右兩端均分別與兩支撐桿63轉(zhuǎn)動連接，上柵欄61的內(nèi)部設(shè)置有纏有通電線圈的鐵芯65，下柵欄62的內(nèi)部設(shè)置有相互絕緣的通電導(dǎo)線(圖中未示)，該上柵欄61的中部與下柵欄62的中部之間抵推有彈簧66，上柵欄61的中部設(shè)置有推桿67，該推桿67連接雙臂機構(gòu)30的自由端。

具體而言，所述雙臂機構(gòu)30包括有支架31、主動齒輪32、從動齒輪33、驅(qū)動電機34、兩主動帶輪35、兩從動帶輪36和兩擺臂37，該主動齒輪32和從動齒輪33左右對稱設(shè)置于支架31上，主動齒輪32與從動齒輪33齒合，該驅(qū)動電機34設(shè)置于支撐板21上，該驅(qū)動電機34帶動主動齒輪32轉(zhuǎn)動，該兩主動帶輪35分別與主動齒輪32、從動齒輪33同軸設(shè)置，該兩從動帶輪36左右對稱設(shè)置，并分別位于主動齒輪32和從動齒輪33的外側(cè)斜上方，該兩主動帶輪35與對應(yīng)的從動帶輪36之前連接有傳動帶38，該兩擺臂37分別固定于兩從動帶輪36上。在本實施例中，所述擺臂37包括有擺桿371、轉(zhuǎn)動電機372和轉(zhuǎn)桿373，該擺桿371的一端與對應(yīng)的從動帶輪36固定連接，該轉(zhuǎn)動電機372固定于擺桿371的另一端，轉(zhuǎn)桿373的一端與轉(zhuǎn)動電機372的輸出軸連接，轉(zhuǎn)桿373的另一端與前述推桿67連接，并且，所述支撐板21上設(shè)置有動平衡質(zhì)量塊22，該動平衡質(zhì)量塊22與驅(qū)動電機34徑向?qū)ΨQ設(shè)置。

該真空泵40通過真空氣管41連接弧形手指64。

該送指機構(gòu)50和基礎(chǔ)弧形手指庫配合使用，實現(xiàn)弧形手指64間的配合使用及自動自動功能。如圖5所示，所述送指機構(gòu)50包括有手指庫51、卡爪52、軸53、齒輪54、連接盤55、傳動盤56、移動液壓缸57、齒條58和轉(zhuǎn)動液壓缸59，該卡爪52和軸53分別設(shè)置于手指庫51的兩側(cè)，該齒輪54、連接盤55和傳動盤56均設(shè)置于軸53上，該傳動盤56具有銷子561，該移動液壓缸57設(shè)置于軸53的尾端，該齒條58位于齒輪54、連接盤55和傳動盤56的外圍，該轉(zhuǎn)動液壓缸59帶動齒條58左右移動。

所述基礎(chǔ)弧形手指庫中包含5種形狀的手指，其分別為：柱面手指、錐面手指、球面手指、螺旋面手指和花瓶面手指。

弧形手指由端面沿弧形母線掃描而成，各手指端面形狀及母線方程如如圖6所示：工作時，步進電機71通過直齒圓柱齒輪副72將動力傳遞給轉(zhuǎn)座20及支撐板21，從而實現(xiàn)機械手腰關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。雙臂機構(gòu)30的驅(qū)動電機34驅(qū)動主動齒輪32轉(zhuǎn)動，通過齒輪副連接帶動從動齒輪33轉(zhuǎn)動，主動齒輪32和從動齒輪33均通過花鍵與兩主動帶輪35所在的軸連接，當(dāng)驅(qū)動電機34驅(qū)動主動齒輪32和從動齒輪33轉(zhuǎn)動時，兩主動帶輪35轉(zhuǎn)動，同時帶動從動帶輪36轉(zhuǎn)動，擺臂37會同時向上或向下擺動。擺臂37上的轉(zhuǎn)動電機372驅(qū)動轉(zhuǎn)桿373轉(zhuǎn)動。當(dāng)上柵欄61內(nèi)的線圈與下柵欄62內(nèi)的導(dǎo)線上的電流方向相反，即一個為順時針方向另一個為逆時針方向時，下柵欄62中的導(dǎo)線會在上柵欄61通電線圈產(chǎn)生的磁場中收到安培力背離上柵欄61移動，機械手夾緊物體，通過控制鐵芯65上電流的大小來控制上下柵欄間的夾緊力大小，實現(xiàn)夾緊過程先慢后快，防止夾緊過程時由于夾緊力突然過大夾碎物品。同時為避免上下柵欄相互運動之間產(chǎn)生的沖擊，增加輔助的彈簧66用以緩沖。

當(dāng)機械手需要更換手指時，從動帶輪36轉(zhuǎn)動將雙臂維持在水平位置，移動液壓缸57的右腔通壓力油，活塞桿推動軸53向左移動，同時與軸53 固連的傳動盤56向左移動，傳動盤56上的銷子561插入連接盤55的銷孔中，連接盤與齒輪54通過螺釘連接，當(dāng)手指庫51到達移到換指位置時，轉(zhuǎn)動液壓缸59工作，帶動齒條58左右移動，通過齒輪54、連接盤55、傳動盤56將動力傳給軸53，使手指庫51中所需要的手指轉(zhuǎn)到換指位置，卡爪52與手指內(nèi)壁相連接，待電磁式柵欄夾緊機構(gòu)與手指連接結(jié)束后，移動液壓缸57帶動手指庫51返回原始位置，完成送指操作，送指機構(gòu)50有左右兩個，關(guān)于機械手轉(zhuǎn)座20中心軸對稱，本發(fā)明僅以右側(cè)的送指機構(gòu)50為例進行說明。

弧形手指64內(nèi)壁帶有小孔，當(dāng)手指從兩側(cè)并攏夾緊物體時，真空泵40工作，將手指內(nèi)表面與被夾持物體之間的空氣通過手指內(nèi)表面小孔排出，通過壓強原理，物體被吸附在手指內(nèi)表面上，防止物體傾斜掉落。為表述簡潔清楚，此處僅以花瓶面手指夾取LED燈杯散熱體為例。LED燈杯散熱體輪廓為為上寬下窄的形狀，此時僅選用花瓶面手指即可實現(xiàn)對LED燈杯散熱體的夾取，當(dāng)手指并攏后上部圓口位置較寬，下部圓口位置較窄，散熱體不會豎直滑落，當(dāng)被夾持物體到達指定位置時，真空設(shè)備關(guān)閉，并給上下柵欄內(nèi)的線圈與導(dǎo)線加上方向相同的電流，下柵欄62會向上柵欄61的方向移動，機械手釋放物體，同夾緊過程原理相同，釋放過程先快后慢，防止釋放時夾緊力突然過小導(dǎo)致物品掉落。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術(shù)范圍作任何限制，故凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何細(xì)微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。