本發(fā)明涉及一種工業(yè)自動(dòng)搬運(yùn)的機(jī)械手，也就是說(shuō)，在固定點(diǎn)上將物體從甲處抓取移動(dòng)到乙處放下的一種自動(dòng)搬移的機(jī)械手，準(zhǔn)確地說(shuō)是一種臺(tái)式六軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手。

背景技術(shù)：

眾所周知，物體的位置移動(dòng)是各行各業(yè)不可缺少的過(guò)程，手工搬運(yùn)物體隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不能完全滿足市場(chǎng)的需求。特別是現(xiàn)在倉(cāng)儲(chǔ)物流與充分利用空間物架碼垛存放貨物，采用人工爬梯碼垛操作很不方便，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。還有那些機(jī)械加工車間中的工件，毛坯表面粗糙、上下機(jī)床時(shí)常需要位置移動(dòng)、重復(fù)動(dòng)作頻繁，勞動(dòng)強(qiáng)度非常大，利用手工抓取物體極易傷手、傷身。還有一些生產(chǎn)速度快、加工溫度高、邊角余料鋒利、濕度大、腐蝕性強(qiáng)、危險(xiǎn)性大的場(chǎng)所，手工抓取極易發(fā)生安全事故。對(duì)于那些重復(fù)動(dòng)作頻率高的生產(chǎn)流水線上作業(yè)，采用手工抓取物件進(jìn)行裝卸更是不行的。

因此，人們迫切希望有一種既經(jīng)濟(jì)，又可隨時(shí)抓取搬移，生產(chǎn)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全、維護(hù)簡(jiǎn)便，功能齊全、適應(yīng)性強(qiáng)，成本低、故障少、使用壽命長(zhǎng)的自動(dòng)抓爪的工業(yè)機(jī)械手。

本發(fā)明涉及一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手，解決了傳統(tǒng)的手工搬移方法，利用單片機(jī)控制模塊使工業(yè)機(jī)械手按照人的手一樣，通過(guò)系統(tǒng)控制模塊使機(jī)械手能在原地自動(dòng)抓取物體，完成物體的舉起、轉(zhuǎn)向移動(dòng)、物體下降和卸下物體，從而達(dá)到機(jī)械手自動(dòng)抓取與搬移貨物進(jìn)行裝卸的目的。

本方法能使生產(chǎn)工藝變得更簡(jiǎn)化，避免了手工搬移物體的危險(xiǎn)性，隨時(shí)抓取物體搬移不受環(huán)境變化的影響，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)，機(jī)械手能一次性完成自動(dòng)抓取、夾緊、提升、轉(zhuǎn)向、下降、卸物的連續(xù)動(dòng)作，性能可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、生產(chǎn)效率高，能適應(yīng)自動(dòng)流水線上頻繁操作和自動(dòng)加工系統(tǒng)中進(jìn)行自動(dòng)抓取物體的頻繁裝卸，功能齊全、適應(yīng)性強(qiáng)、故障少、使用壽命長(zhǎng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是：克服現(xiàn)有手工抓取物體搬運(yùn)的不足，提供一種能自動(dòng)抓取物體搬移裝卸的工業(yè)機(jī)械手。

本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是：提供一種具有以下結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)械手，包括：臺(tái)座、手掌、小臂、手臂、立柱、系統(tǒng)控制模塊、電源，它還包括光電耦合器、壓力傳感器，所述臺(tái)座上依次安裝有手掌、小臂、手臂、立柱；手掌安裝在小臂的前端，手掌后端的外螺紋與小臂前端的內(nèi)螺紋固定連接；小臂安裝在手臂的前端，手臂安裝在立柱的上端，手臂中的連接頭下端外螺紋與立柱上端的內(nèi)螺紋固定連接；立柱的下端通過(guò)軸承和壓蓋安裝在臺(tái)座的上端，系統(tǒng)控制系統(tǒng)模塊和電源用螺釘安裝在臺(tái)座的內(nèi)腔中。

工作時(shí)，合上開關(guān)接通電源電路，在系統(tǒng)控制模塊的控制下，按照一定的工作順序使各伺服電機(jī)分別帶動(dòng)手掌、小臂、手臂、立柱繞臺(tái)座進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)各光電傳感器發(fā)出的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送給單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊將信號(hào)處理后，再輸出指令給系統(tǒng)控制模塊去控制各伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)光電傳感器發(fā)出手掌中的抓爪到達(dá)貨物中時(shí)，單片機(jī)控制模塊將信號(hào)處理后輸出指令給系統(tǒng)控制模塊，通過(guò)伺服電機(jī)帶動(dòng)手掌中的抓爪抓取貨物。當(dāng)壓力傳感器達(dá)到一定壓力時(shí)，發(fā)出信號(hào)輸送給單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊將信號(hào)處理后，輸出指令給系統(tǒng)控制模塊控制抓取貨物的抓取力。同時(shí)發(fā)出指令給各伺服電機(jī)分別帶動(dòng)手掌、小臂、手臂、立柱繞臺(tái)座進(jìn)行反向角度的旋轉(zhuǎn)，完成將貨物的舉起、轉(zhuǎn)向移動(dòng)、貨物下降和卸下貨物，從而達(dá)到機(jī)械手自動(dòng)抓取與搬移物體進(jìn)行裝卸的目的。

采用以上結(jié)構(gòu)后，本實(shí)用新型采用機(jī)械自動(dòng)搬運(yùn)貨物，具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)和有益的效果：一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手能像人的手一樣，利用單片機(jī)控制模塊和配套的機(jī)械手，能在原地自動(dòng)抓取貨物、一次性完成貨物的夾緊、舉起、貨物轉(zhuǎn)向移動(dòng)、并從另一方位將貨物下降和卸下貨物，從而達(dá)到機(jī)械手能自動(dòng)抓取與搬移貨物、達(dá)到自動(dòng)裝卸貨物的目的；裝卸貨物動(dòng)作頻率高、生產(chǎn)效率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作控制方便、維護(hù)簡(jiǎn)便、適應(yīng)性強(qiáng)、故障少、使用壽命長(zhǎng)。

【附圖說(shuō)明】

圖1為本實(shí)用新型一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手的主剖視圖示意圖，圖2為本實(shí)用新型一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手圖1中的左視圖示意圖，圖3為本實(shí)用新型臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手圖1中的俯視圖示意圖，圖4 為本實(shí)用新型一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手圖1中的電路示意圖。

附圖主要符號(hào)說(shuō)明

在圖1、2、3、4中所示：1.螺栓，2.方襯套，3.壓力傳感器，4.抓爪，5. 手掌，6.第一連桿，7.第一銷軸，8.第二連桿，9.第三銷軸，10.第二銷軸， 11.第四銷軸，12.手板，13.螺釘，14.方螺母，15.絲杠，16.聯(lián)軸套，17.平鍵，18.第一電機(jī)軸，19.第一伺服電機(jī)，20.螺栓，21.軸承，22.平鍵，23.襯套，24.蝸輪，25.蝸桿，26.方軸，27.連接頭，28.螺栓，29.聯(lián)軸套，30.平鍵，31.第三伺服電機(jī)，32.第三導(dǎo)線束，33.立柱筒，34.螺栓，35.壓蓋，36.螺栓，37.平鍵，38.第四電機(jī)軸，39.臺(tái)座，40.電源，41.軸承，42.第四伺服電機(jī)，43.系統(tǒng)控制模塊，44.第四導(dǎo)線束，45.第五小孔，46.軸承，47.第四光電傳感器，48.立柱，49.第三小孔，50.第三光電傳感器，51.第二導(dǎo)線束，52.手臂，53.第二伺服電機(jī)，54.手臂筒，55.第二電機(jī)軸，56.第一小孔，57.螺釘，58. 第二光電傳感器，59.第一導(dǎo)線束，60.小臂，61.小臂筒，62.螺釘，63.手掌蓋，64.矩形槽，65.第一光電傳感器，66.軸襯套，67.第二控制器，68.第一控制器，69.開關(guān)，70.單片機(jī)控制模塊，71.光電耦合器。

【具體實(shí)施方式】

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參照?qǐng)D1、圖2、圖3、圖4，本實(shí)用新型的一種臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手，包括一個(gè)臺(tái)座39，用來(lái)安裝電器控制元件和支撐機(jī)械手全部重量的任務(wù)。臺(tái)式5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手由臺(tái)座39、手掌5、小臂60、手臂52、立柱48、系統(tǒng)控制模塊43、電源40，其特征在于：它還包括光電耦合器71、壓力傳感器3，所述臺(tái)座39的上端依次安裝有手掌5、小臂60、手臂52、立柱48，手掌5安裝在小臂60的前端，手掌5后端的外螺紋與小臂筒61前端的內(nèi)螺紋相連接，小臂60安裝在手臂52的前端，小臂60中的連接頭27下端的外螺紋與立柱33筒上端的內(nèi)螺紋相連接，立柱48的下端用軸承41、軸承46 和壓蓋35安裝在臺(tái)座39的上端上；系統(tǒng)控制模塊43和電源40用螺釘安裝在臺(tái)座39的內(nèi)腔中。

手掌5由手板12、第一伺服電機(jī)19、抓爪4、第一連桿6、第二連桿8、第一銷軸7、第二銷軸10、第三銷軸9、第四銷軸11、聯(lián)軸套16、方螺母 14、絲杠15、方襯套2、組成，手掌5中的第一伺服電機(jī)19裝在小臂筒61 前端中部的內(nèi)腔中，用螺栓62固裝在手板12的后端；手板12中部的方螺母14和絲杠15裝矩形槽64中，絲杠15的右端用聯(lián)軸套16和平鍵17與第一電機(jī)軸18相連接，絲杠15的前端裝在方襯套2內(nèi)，方襯套2用螺栓1固裝在手板12中；抓爪4裝在手掌5的前端，通過(guò)第一連桿6和第二銷軸10 與方螺母14的一側(cè)相連接，通達(dá)第一連桿6和第一銷軸7與抓爪4的一端相連接；第二連桿8和第四銷軸11與手板12的一側(cè)相連接，第二連桿8和第三銷軸9與抓爪4的一端相連接。

小臂60由小臂筒61、第二伺服電機(jī)53組成，小臂60中的小臂筒61 前端的內(nèi)螺紋與手板12后端的螺紋柱相連接，小臂筒61后端外部的環(huán)槽與手臂筒54前端上的螺釘57對(duì)應(yīng)套裝連接，小臂筒61后端中部的軸頸固裝在軸承21的內(nèi)圈中；第二伺服電機(jī)53用螺栓20固裝在手臂筒54前端的內(nèi)腔中，第二電機(jī)軸53用平鍵22與小臂筒61后端中部的內(nèi)孔相連接。

手臂52由連接頭27、第三伺服電機(jī)31、蝸桿25、蝸輪24、方軸26、手臂筒54、襯套23、軸襯套65組成，手臂52中的連接頭27下端螺紋柱與立柱筒33上端的內(nèi)螺紋相連接，第三伺服電機(jī)31裝在立柱筒33上端的內(nèi)腔中，用螺栓28固裝在連接頭27下端的中部；蝸桿25的下端用聯(lián)軸套29 和平鍵30與第三伺服電機(jī)31的轉(zhuǎn)軸相連接，蝸桿25的上端軸頸用襯套23 固裝在連接頭27的上方；蝸輪24與蝸桿25相互嚙合并安裝在連接頭27的中部，通過(guò)方軸26、蝸輪24、手臂筒54后端兩側(cè)再用軸襯套65分別與連接頭27前端兩側(cè)的圓孔相鉸接。

立柱48由立柱筒33、第四伺服電機(jī)42、壓蓋35組成，立柱48中的立柱筒33上端的內(nèi)螺紋與連接頭27下端的螺紋柱相連接，立柱筒33下端中部的軸頸固裝在軸承41的內(nèi)圈中；第四伺服電機(jī)42用螺栓36固裝在臺(tái)座 39上端中部的內(nèi)腔中，第四電機(jī)軸38用平鍵37與立柱筒33下端中部的內(nèi)孔相連接。立柱筒33下端外部處的凸緣上裝有軸承46，軸承46上部用壓蓋35和螺栓34固裝在臺(tái)座39上端的邊緣上。

系統(tǒng)控制模塊43由單片機(jī)控制模塊70、第一控制器68、第二控制器 67、開關(guān)69、電源40、壓力傳傳感器3、光電光電耦合器71組成，系統(tǒng)控制模塊43用來(lái)控制機(jī)械手完成貨物的抓取、舉起、旋轉(zhuǎn)、放下和卸貨的動(dòng)作。單片機(jī)控制模塊70、第一控制器68和第二控制器67焊接在系統(tǒng)控制模塊43中的電路板上，系統(tǒng)控制模塊43用螺釘固定在臺(tái)座39下端中部的內(nèi)腔里。系統(tǒng)控制模塊43中的壓力傳傳感器3安裝在抓爪4中，用來(lái)檢測(cè)抓爪4夾持貨物的夾緊力。壓力傳傳感器3的輸入端C并接在線路的A點(diǎn)上，壓力傳傳感器3的輸出端H接在單片機(jī)控制模塊70的P1.1接口上。

光電耦合器71由第一光電傳感器65、第二光電傳感器58、第三光電傳感器50、第四光電傳感器47組成，第一光電傳感器65用來(lái)檢測(cè)裝卸貨物的準(zhǔn)確度。光電光電耦合器71中的第一光電傳感器65安裝在手掌5中，第一光電傳感器65中的輸入端B并接在線路的A點(diǎn)與單片機(jī)控制模塊70的 RST接口上，第一光電傳感器65的輸入回路端G并接在低電位端L點(diǎn)上，第一光電傳感器65的輸出端M與單片機(jī)控制模塊70的P1.0接口相連接，第一光電傳感器65的輸出回路端N并接在低電位端L點(diǎn)上；光電光電耦合器 71中的第二光電傳感器58安裝在小臂60中，第二光電傳感器58用來(lái)檢測(cè)小臂60旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確度。第二光電傳感器58的輸入端D并接在線路的A點(diǎn)與單片機(jī)控制模塊70的RST接口上，第二光電傳感器58的輸入回路端I并接在低電位端L點(diǎn)上，第二光電傳感器58的輸出端O與單片機(jī)控制模塊70的 P1.2接口相連接，第二光電傳感器58的輸出回路端P并接在低電位端L點(diǎn)上；光電光電耦合器71中的第三光電傳感器50安裝在手臂52中，第三光電傳感器50用來(lái)檢測(cè)手臂52轉(zhuǎn)動(dòng)的準(zhǔn)確度。第三光電傳感器50的輸入端 E并接在線路的A點(diǎn)與單片機(jī)控制模塊70的RST接口上，第三光電傳感器 50的輸入回路端J并接在低電位端L點(diǎn)上，第三光電傳感器37的輸出端Q 與單片機(jī)控制模塊70的P1.3接口相連接，第三光電傳感器50的輸出回路端R并接在低電位端L點(diǎn)上；光電光電耦合器71中的第四光電傳感器47安裝在立柱48中，第四光電傳感器47用來(lái)檢測(cè)立柱48旋轉(zhuǎn)的準(zhǔn)確度。第四光電傳感器47的輸入端F并接在電源40的A點(diǎn)與單片機(jī)控制模塊70的RST 接口上，第四光電傳感器47的輸入回路端K并接在低電位端L點(diǎn)上，第四光電傳感器47的輸出端S與單片機(jī)控制模塊70的P1.3接口相連接，第四光電傳感器47的輸出回路端T并接在低電位端L點(diǎn)上；系統(tǒng)控制模塊43中的電源40的E1負(fù)極接在Z點(diǎn)上，電源40中的E1正極與開關(guān)69的一端相連接，開關(guān)69的另一端接在線路的A點(diǎn)上；系統(tǒng)控制模塊43中的電源40的 E2負(fù)極接在Z點(diǎn)上，電源40中的E2正極與開關(guān)69的一端相連接，開關(guān)69 的另一端接在線路的Y點(diǎn)上，單片機(jī)控制模塊70的輸出接口GND接在低電位端w點(diǎn)上；第一控制器68的輸入端INI、IN2、IN3、IN4、IN5接口與單片機(jī)控制模塊70的輸出端P0.0、P0.1、P0.2、P0.3、P0.4接口對(duì)應(yīng)相連接，第一控制器68的ENB接口并接在線路的A點(diǎn)上，第一控制器68的Vss接口并接在線路的Y點(diǎn)上；第一控制器68的輸出端OUT1和OUT2經(jīng)第一導(dǎo)線束 59分別接在第一伺服電機(jī)19的輸電柱上，第一控制器68的輸出端OUT3和 OUT4經(jīng)第二導(dǎo)線束57分別接在第二伺服電機(jī)53的輸電柱上，第一控制器 68的輸出端GND并接在線路的W點(diǎn)上；第二控制器67的輸入端INI、IN2、 IN3、IN4、IN5接口與單片機(jī)控制模塊70的輸出端P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、 P2.4接口對(duì)應(yīng)相連接，第二控制器67的ENB接口接在線路的A點(diǎn)上，第二控制器67的Vss接口并接在線路的Y點(diǎn)上；第二控制器67的輸出端OUT1 和OUT2第三導(dǎo)線束32分別接在第三伺服電機(jī)31的輸電柱上，第二控制器 67的輸出端OUT3和OUT4第四導(dǎo)線束44分別接在第四伺服電機(jī)42的輸電柱上，第二控制器67的輸出端GND并接在線路的W點(diǎn)上。

本臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手的工作方式如下：

工作時(shí)，合上開關(guān)69接通電源40線路的電路，在系統(tǒng)控制模塊38的控制下，按照一定的工作順序使各伺服電機(jī)分別帶動(dòng)手掌5、小臂60、手臂 52、立柱48繞臺(tái)座39進(jìn)行一定角度的旋轉(zhuǎn)。通過(guò)光電耦合器71中的第二光電傳感器58、第三光電傳感器50、第四光電傳感器47發(fā)出的轉(zhuǎn)角信號(hào)輸送給單片機(jī)控制模塊，單片機(jī)控制模塊70將信號(hào)處理后，再輸出指令給系統(tǒng)控制模塊38中的第一控制器68和第二控制器67，通過(guò)第一控制器68和第二控制器67使第二伺服電機(jī)52、第三伺服電機(jī)31、第四伺服電機(jī)42作正向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與旋轉(zhuǎn)方向的控制，帶動(dòng)手掌5、小臂59、手臂52、立柱 48繞臺(tái)座39作正向角度的旋轉(zhuǎn)，完成機(jī)械手的旋轉(zhuǎn)、下降、張開、伸入貨物叢的動(dòng)作。當(dāng)?shù)谝还怆妭鞲衅?5檢測(cè)到抓爪4已達(dá)貨物中心時(shí)，單片機(jī)控制模塊70將信號(hào)處理后輸出指令給系統(tǒng)控制模塊38中的第一控制器68，使第一控制器68接通第一伺服電機(jī)19正轉(zhuǎn)電路，通過(guò)第一伺服電機(jī)19帶動(dòng)手掌5中的絲杠15旋轉(zhuǎn)，絲杠15再帶動(dòng)方螺母14向后移動(dòng)，方螺母14 通過(guò)第二銷軸10帶動(dòng)第一連桿6向后移動(dòng)，在第二連桿8的鉸接作用下使抓爪4向內(nèi)收縮，抓爪4從打開向內(nèi)收縮便自動(dòng)抓取貨物，從而達(dá)到機(jī)械手自動(dòng)抓貨的目的。當(dāng)貨物抓緊到一定壓力時(shí)，抓爪4中的壓力傳感器3發(fā)出信號(hào)輸送給單片機(jī)控制模塊70，單片機(jī)控制模塊70將信號(hào)處理后輸出指令給系統(tǒng)控制模塊38中的第一控制器68，第一控制器68切斷第一伺服電機(jī) 19的電路，使第一伺服電機(jī)19停止運(yùn)轉(zhuǎn)，壓力傳感器3用來(lái)控制抓爪4抓取貨物的抓緊力。同時(shí)，在一定的夾緊力作用下壓力傳感器3又發(fā)出指令給單片機(jī)控制模塊70，單片機(jī)控制模塊70輸出指令給系統(tǒng)控制模塊38中的第一控制器68和第二控制器67，通過(guò)第一控制器68和第二控制器67使第二伺服電機(jī)52、第三伺服電機(jī)31、第四伺服電機(jī)42作反向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度與旋轉(zhuǎn)方向的控制，帶動(dòng)手掌5、小臂59、手臂52、立柱48繞臺(tái)座39作反向角度的旋轉(zhuǎn)，完成將貨物的舉起、轉(zhuǎn)向移動(dòng)、貨物下降的動(dòng)作。當(dāng)?shù)竭_(dá)卸貨位置時(shí)，手掌5中的第一光電傳感器65發(fā)出信號(hào)給單片機(jī)控制模塊70，單片機(jī)控制模塊70將信號(hào)處理后輸出指令給系統(tǒng)控制模塊38中的第一控制器 68，使第一控制器68接通第一伺服電機(jī)19的反轉(zhuǎn)電路，通過(guò)第一伺服電機(jī) 19帶動(dòng)手掌5中的絲杠15作反向旋轉(zhuǎn)，絲杠15再帶動(dòng)方螺母14向前移動(dòng)，方螺母14通過(guò)第二銷軸10帶動(dòng)第一連桿6向前移動(dòng)，在第二連桿8的鉸接作用下使抓爪4張開卸下貨物，從而達(dá)到機(jī)械手自動(dòng)卸貨的目的。

關(guān)斷電源開關(guān)69機(jī)械手便停止工作，周而復(fù)始上述動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)臺(tái)式6軸5關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行抓貨物、自動(dòng)抓取與搬移貨物進(jìn)行裝卸的目的。