一种弹射式快速抓取机器人的制作方法

文档序号:15990776发布日期:2018-11-17 02:11阅读:294来源:国知局
一种弹射式快速抓取机器人的制作方法

本发明涉及工业机器人技术领域,尤其是一种弹射式快速抓取机器人。

背景技术

现有技术中,工业抓取机器人只能应用于结构化环境,且存在本体不可移动,不具备伸展能力、环境适应性较差等局限性等问题,目前国内外科学家都在探索机动灵活、可伸展的、高效的抓取方式。随着生物力学、机械设计、仿生材料、优化控制等多学科的发展与交叉融合,科研人员研究各式各样的抓取机器人,如美国科学家walker采用四段二自由度的骨节式弹性支柱串联方式模拟象鼻的连续型柔性结构,并采用电机带动绳索驱动弹性体弯曲,实现仿象鼻连续型机器人非结构化环境下的远距离重物抓取,trivedi等人研制了一种仿章鱼触角机器人,采用气动人工肌肉(pneumaticartificialmuscle)制作具备横向弯曲和纵向延伸能力的驱动单元,模拟章鱼柔性地卷起远距离的目标物体。除此之外,为了提高机器人抓取运动的伸展性能,guerra采用导轨连接多导管的刚性结构设计了可伸缩机械臂,有效地提高了机器人的抓取空间;

上述各类机器人具有较强的伸展能力,操作范围较大、能够有效实现远距离的目标抓取,但抓取速度慢(均小于0.1m/s),无法满足实际应用中的抓取速度要求。



技术实现要素:

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点,提供一种结构合理的弹射式快速抓取机器人,能够实现远距离目标的快速抓取,与传统的抓取机器人相比,具有速度快、抓取范围广、机动性强、环境适应性强等特点。

本发明所采用的技术方案如下:

一种弹射式快速抓取机器人,包括发射机构、底座、收缩机构和粘附抓取机构,所述底座成u型结构,u型结构内设置有发射机构,所述发射机构包括由大到小依次嵌套连接的套筒一、套筒二、套筒三和套筒四,所述套筒一的两侧焊接固定在所述u型结构内,所述套筒四内嵌套连接有发射机构末端,所述套筒二、套筒三和套筒四的筒壁上均开有若干槽道,相邻的套筒之间、以及套筒四与发射机构末端之间通过多根圆柱销进行连接,每根圆柱销外套有弹簧;所述收缩机构包括转轴,所述转轴通过轴承机构安装在所述底座上,所述底座的u型结构底部安装有支架,支架上安装伺服电机,所述伺服电机的输出轴与转轴连接,转轴上固定有非弹性绳的始端,非弹性绳在转轴上缠绕多圈,非弹性绳的末端依次穿过各套筒底部中心的中心孔,并与发射机构末端相连;所述粘附抓取机构包括粘附板,所述粘附板与发射机构末端通过连接装置相连接。

其进一步技术方案在于:

所述圆柱销包括第一圆柱销、第二圆柱销和第三圆柱销和第四圆柱销,所述第一圆柱销、第二圆柱销和第三圆柱销的一端分别通过螺纹连接固定在套筒一、套筒二和套筒三的底部,另一端分别伸入套筒二、套筒三和套筒四筒壁的槽道内,所述第四圆柱销的一端通过螺纹连接在套筒四的底部,另一端伸入发射机构末端中。

所述发射机构末端的结构为:与连接装置相连接的圆柱体,所述圆柱体的一端延伸有小圆柱体,所述小圆柱体的端面与非弹性绳的末端固定连接。

本发明的有益效果如下:

本发明结构紧凑、合理,操作方便,通过设置套筒嵌套式的发射机构、伺服驱动的收缩机构和粘附抓取机构,利用弹簧的弹力和非弹性绳的拉力,实现快速弹射抓取和快速缩回功能,有效提高了抓取速度,增加了抓取距离,能够解决传统工业机器人抓取空间受限的问题,提高产品分拣、传输工作效率,同时还可用于农业等相关领域。

同时,本发明还具有如下优点:

1.本发明的收缩机构的非弹性绳的牵引提供抓取机构的缩回的动力来源,通过伺服电机带动转轴快速旋转收回抓取机构,在收缩阶段,伺服电机通过旋转带动所述转轴快速旋转收回非弹性绳,将与非弹性绳末端相连的套发射机构末端迅速收回,同时带动各段套筒迅速收回,实现与发射机构末端相连的抓取机构迅速收回。

2.本发明发射机构的弹簧提供抓取机构弹射的动力源,发射机构末端在弹射阶段受非弹性绳的牵引,压缩所有弹簧,使所有弹簧产生形变并产生与绳牵引方向相反的法向压力,当切断牵引力时,所有弹簧释放弹力推动各层套筒实现抓取机构迅速向前发射。

3.本发明的各套筒之间设置套有弹簧的圆柱销,当圆柱销上的弹簧受到压缩后,圆柱销沿各套筒筒壁上的槽道进行滑动,实现各套筒间的收缩,保证抓取机构在缩回时处于完全压紧的装填,弹簧受到最大限度的压缩,为弹射提供最大限度的动力。

4.本发明的套筒的数量、尺寸及圆柱销的数量可根据实际需求进行设置,本发明的控制模块能够对弹性力的大小进行调整,充分满足不同工况中弹射抓取时对力和速度的需求。

附图说明

图1为本发明的正视图。

图2为图1的a-a视图。

图3为本发明的立体图。

其中:1、发射机构末端;2、套筒四;3、套筒三;4、套筒二;5、套筒一;6、底座;7、非弹性绳;8、伺服电机;9、支架;10、转轴;11、弹簧;12、第一圆柱销;13、第二圆柱销;14、第三圆柱销;15、第四圆柱销;16、连接装置;17、粘附板。

具体实施方式

下面结合附图,说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2和图3所示,本实施例的弹射式快速抓取机器人,包括发射机构、底座6、收缩机构和粘附抓取机构,底座6成u型结构,u型结构内设置有发射机构,发射机构包括由大到小依次嵌套连接的套筒一5、套筒二4、套筒三3和套筒四2,套筒一5的两侧焊接固定在u型结构内,套筒四2内嵌套连接有发射机构末端1,套筒二4、套筒三3和套筒四2的筒壁上均开有若干槽道,相邻的套筒之间、以及套筒四2与发射机构末端1之间通过多根圆柱销进行连接,每根圆柱销外套有弹簧11;圆柱销包括第一圆柱销12、第二圆柱销13和第三圆柱销14和第四圆柱销15,第一圆柱销12、第二圆柱销13和第三圆柱销14的一端分别通过螺纹连接固定在套筒一5、套筒二4和套筒三3的底部,另一端分别伸入套筒二4、套筒三3和套筒四2筒壁的槽道内,第四圆柱销15的一端通过螺纹连接在套筒四2的底部,另一端伸入发射机构末端1中;

收缩机构包括转轴10,转轴10通过轴承机构安装在底座6上,底座6的u型结构底部安装有支架9,支架9上安装伺服电机8,伺服电机8的输出轴与转轴10连接,转轴10上固定有非弹性绳7的始端,非弹性绳7在转轴10上缠绕多圈,非弹性绳7的末端依次穿过各套筒底部中心的中心孔,并与发射机构末端1相连;

粘附抓取机构包括粘附板17,粘附板17与发射机构末端1通过连接装置16相连接,发射机构末端1的结构为:与连接装置16相连接的圆柱体,圆柱体的一端延伸有小圆柱体,小圆柱体的端面与非弹性绳7的末端固定连接。

本实施例的弹射式快速抓取机器人,在工作过程中,发射机构末端1在弹射阶段受非弹性绳7的牵引压缩所有弹簧11,所有弹簧11产生形变并产生与非弹性绳7的牵引力方向相反的法向压力,当切断牵引力时,所有弹簧11释放弹力并推动各套筒及粘附抓取机构向前发射;伺服电机8通过旋转带动转轴10快速旋转收回非弹性绳7,与非弹性绳7末端相连的发射机构末端1迅速收回,同时带动各套筒迅速收回,实现粘附抓取机构迅速收回;

本实施例的弹射式快速抓取机器人的运动控制方式:首先检测抓取目标的位置以及障碍物的限位坐标,根据弹射初始速度、摩擦阻力与抓取距离之间的数学关系,计算初始速度的大小,再将其换算为所需弹射力的大小,根据弹射力与弹簧11弹性形变的数学模型,计算出弹射力对应所需的转轴10的旋转角度,并通过无线模块发送至机器人的控制器,控制器根据反馈通道检测到信息,计算伺服电机8所需的旋转角度之后,传给伺服电机8的驱动模块,接着,驱动模块控制非弹性绳7的收缩长度,压缩各套筒内的弹簧11,从而实现弹射力大小的调整。

以上描述是对本发明的解释,不是对发明的限定,本发明所限定的范围参见权利要求,在本发明的保护范围之内,可以作任何形式的修改。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1