机械手机构及机器人的制作方法

本发明涉及物流设备技术领域，具体而言，涉及与一种机械手机构及一种机器人。

背景技术

相关技术中，存在有两类机械手机构：第一类是用顶吸的方式抓取物料，其机械结构部分是在物料上方，但这类机械手机构的机械结构部分是在物料上方，要求物料上方的空间是巨大的，同时放置物料是也是要求目标位置上方空间巨大，这就导致在物料顶部空间有限的情况下，无法适用，并且此类机械手机构还要求物料顶部要有良好的形状和平整度，遇到物料顶部是杂乱无序或者松散状态的情况不适用。第二类是通过挤压物料侧壁，抱紧物料的方式抓取物料，此类机械手机构的机械结构部分同样是在物料上方，同样对物料顶部空间要求大，且对物料侧壁的刚性有一定要求，要求至少一对侧壁不能太软、太滑，而对称式抱夹的方式更是要求物料两侧是都要有足够空间，适应性较差。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提供了一种机械手机构。

本发明第二方面提供了一种机器人。

本发明第一方面提供了一种机械手机构，包括：安装板；吸盘组件，可移动地设置于安装板上；驱动系统，设置于安装板上，吸盘组件包括吸盘，吸盘位于安装板的一侧；导向轴组件，导向轴组件与驱动系统相连接，导向轴组件中的导向轴在驱动系统的驱动下伸出至工作位置，或缩回至初始位置；其中，初始位置和工作位置位于安装板相对的两侧，位于工作位置时的导向轴与吸盘组件中的吸盘位于同一侧。

本发明所提供的机械手机构在安装板上设置有相互配合的吸盘组件及导向轴组件。其中，通过吸盘组件中的吸盘吸附物料的侧壁，而导向轴组件与驱动系统相连接，导向轴组件的导向轴可在驱动系统的作用下伸出至工作位置或缩回至初始位置，从物料的底部托举物料。值得注意的是，当导向轴位于工作状态时，导向轴与吸盘组件中的吸盘位于安装板的同一侧，即物料所处的一侧，此时，吸盘与物料侧壁相接触，对物料起到吸附作用，导向轴位于物料的下方，与物料的底壁相接触，起到托举的作用，进而保证物料的移动，对于物料顶部状态没有要求，适用范围大大增加；当机械手机构处于非工作状态时，通过驱动系统将导向轴驱动至初始位置，即位于安装板的另一侧的底部，以减小此时机械手机构的占用空间，方便机械手机构的放置，并且在非抓取状态时将导向轴缩回至安装板的下方，避免损坏其他物料或工作人员；进一步地，吸盘组件可在安装板上移动，当将物料放置于预定位置后，还可通过吸盘组件对物料进行微调，以保证物料码放整齐，并且吸盘组件可以根据物料的具体尺寸调整至与物料形状及尺寸相匹配的位置，以实现对物料的码放及运输，进一步提升了机械手机构的使用范围和适用性。

本发明所提供的机械手机构不占用物料的顶部空间，对于工作场所的要求较低，可在有限的空间内实现物料的整理，且吸盘组件只占用物料的一个侧面，不占用其余侧面空间；而导向轴可伸至物料下方，起到托举物料的作用，不需要托举物料的时候可以缩回至安装板下方的初始位置，整个码放过程安装可靠，对物料属性及所处空间环境的要求较低，适应性强。

根据本发明上述技术方案所述的机械手机构，还可以具有以下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，吸盘组件包括：安装架，可移动地设置于安装板上；吸盘，设置于安装架上。

在该技术方案中，吸盘组件包括安装架及设置于安装架上的吸盘。其中，通过安装架保证吸盘的稳定安装，通过吸盘的吸附作用实现对物料的移动及码放，且安装架与安装板为可移动式连接，待物料码放完毕后，可通过安装架的活动带动吸盘移动，进而实现对物料的微调，保证物料码放整齐，以及可以根据物料的具体尺寸，调整安装架在安装板上的位置，以使得吸盘所在位置与物料形状及尺寸相匹配的位置，以实现对物料的码放及运输，进一步提升了机械手机构的使用范围和适用性。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：气缸，设置于安装板上，气缸与安装架相连接；安装架和安装板中的一个上设置有滑块，另一个上设置有与滑块相配合的滑轨。

在该技术方案中，在安装板上设置有气缸，并将气缸与安装架相连接，使得气缸驱动安装架运动，以实现吸盘的运动，保证对物料的微调；进一步地，在安装架及安装板上设置有相互适配的滑块及滑轨，起到导向的作用，保证安装架的平稳运行。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：导向孔，设置于安装板上；吸盘穿过导向孔，安装架与吸盘位于安装板的两侧，安装架带动吸盘在导向孔内平移。

在该技术方案中，在安装板上设置有导向孔，当吸盘组件安装于安装板后，吸盘穿过导向孔位于安装板朝向物料的一侧，而安装架位于与物料相对的另一侧，以满足空间结构的需要；而安装架可在气缸的驱动下在导向孔内平移，以带动吸盘在导向孔内移动，通过设置导向孔，使得吸盘大部分结构位于导向孔内，可以减小机械手机构整体的占用空间，且通过将导向孔的长度设置为与吸盘的运动行程相匹配的长度，以实现吸盘在安装板上的位置的移动。

在上述任一技术方案中，优选地，吸盘的数量为至少两个，均匀分布于安装支架上。

在该技术方案中，吸盘的数量设置为两个或两个以上，且均匀分布于安装支架的两端，从多个位置对物料进行吸附，保证吸附强度，提升机械手机构工作的稳定性。

在上述任一技术方案中，优选地，吸盘组件的数量为两个，两个吸盘组件以安装板的中心平分线为对称轴对称分布于安装板上。

在该技术方案中，设置有两个吸盘组件，且两个吸盘组件对称分布于安装板的两端，两个吸盘组件相互配合，共同对物料进行吸附，以保证吸附强度，提升机械手机构工作的稳定性。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动系统包括：电机，设置于安装板上；减速机，减速机的输入端与电机的输出端相连接；传动副，传动副的输入端与减速机的输出端相连接，传动副的输出端与导向轴相连接。

在该技术方案中，在安装板上设置有电机提供动力，在电机的输出端设置有减速机，以保证机械手机构的平稳工作；进一步地，在减速机的输出端设置有传动副，以保证动力的传递，实现对导向轴的驱动。

在上述任一技术方案中，优选地，传动副包括：齿轮传动副，齿轮传动副的主动齿轮与减速机相连接；锥齿轮传动副，锥齿轮传动副的主动锥齿轮与齿轮传动副的从动齿轮相连接，锥齿轮传动副的从头锥齿轮与导向轴组件相连接。

在该技术方案中，考虑到机械手机构内部的空间结构限制，因此在减速机与导向轴组件之间设置有相互配合的齿轮传动副及锥齿轮传动副，保证动力的传递。具体地，将齿轮传动副的主动齿轮与减速机相连接，将锥齿轮传动副的主动锥齿轮与齿轮传动副的从动齿轮相连接，使得齿轮传动副带动锥齿轮传动副转动，而锥齿轮传动副转动带动导向轴组件伸缩；进一步地，齿轮传动副及锥齿轮传动副具有较高的传动强度及传动精度，可以满足强度及精度的要求，保证机械手机构的使用寿命及控制精度。

在上述任一技术方案中，优选地，导向轴组件还包括：传动轴，设置于安装板上，从动锥齿轮套设在传动轴上；驱动齿轮，套设在传动轴上；导向轴为齿条导向轴，齿条导向轴与驱动齿轮相啮合。

在该技术方案中，导向轴组件包括相互适配的传动轴及驱动齿轮。其中，将从动锥齿轮设置于传动轴上，进而可以通过锥齿轮传动副带动传动轴转动，而导向轴为齿条导向轴，且该齿条导向轴与驱动齿轮相适配，当传动轴在锥齿轮传动副的带动下发生转动后，可带动齿条导向轴伸出至工作位置或缩回至初始位置，以实现对物料的码放。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：连接部，设置于安装板上，连接部与机械臂相连接。

在该技术方案中，在安装板上设置有连接部，当使用该机械手机构时，可通过连接部将其安装于机器人上，保证机械手机构的使用。

在上述任一技术方案中，优选地，还包括：推动气缸，设置于安装板上，位于述安装板与吸盘相对的一侧。

在该技术方案中，在安装板与吸盘相对的一侧设置有推动气缸，在机械手机构工作的过程中，当机械手机构将物料运送至指定地点时，推动气缸运动启动推动导向轴上的物料，实现与导向轴和吸盘组件相配合，将物料码放至指定位置，提升物料运输和码放效率。

本发明第二方面提供了一种机器人，包括如本发明第一方面中任一项技术方案的机械手机构。

本发明第二方面所提供的机器人因包括如本发明第一方面任一项技术方案的机械手机构，因此具有上述机械手机构的全部有益效果，在此不再一一陈述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明一个实施例的机械手机构的结构示意图；

图2为图1所示机械手机构中导向轴处于初始位置时的结构示意图；

图3为图1所示机械手机构中导向轴处于工作位置时的结构示意图。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1机械手机构，12安装板，122导向孔，14吸盘组件，142安装架，144吸盘，146气缸，148滑轨，162导向轴，164传动轴，166驱动齿轮，182电机，184减速机，186齿轮传动副，188锥齿轮传动副，20连接部，22推动气缸。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图3来描述根据本发明一些实施例提供的机械手机构1及机器人。

本发明第一方面提供了一种机械手机构1，如图1至图3所示，包括：安装板12；吸盘组件14，可移动地设置于安装板12上，吸盘组件14包括吸盘144，吸盘144位于安装板12的一侧；驱动系统，设置于安装板12上；导向轴组件，导向轴组件与驱动系统相连接，导向轴组件中的导向轴162在驱动系统的驱动下伸出至工作位置，或缩回至初始位置；其中，初始位置和工作位置位于安装板12相对的两侧，位于工作位置时的导向轴162与吸盘组件14中的吸盘144位于同一侧。

本发明所提供的机械手机构1在安装板12上设置有相互配合的吸盘组件14及导向轴组件。其中，通过吸盘组件14中的吸盘144吸附物料的侧壁，而导向轴组件与驱动系统相连接，如图2和图3所示，导向轴组件的导向轴162可在驱动系统的作用下伸出至工作位置或缩回至初始位置，从物料的底部托举物料。值得注意的是，当导向轴162位于工作状态时，如图3所示，导向轴162与吸盘组件14中的吸盘144位于安装板12的同一侧，即物料所处的一侧，此时，吸盘144与物料侧壁相接触，对物料起到吸附作用，导向轴162位于物料的下方，与物料的底壁相接触，起到托举的作用，进而保证物料的移动，对于物料顶部状态没有要求，适用范围大大增加；当机械手机构1处于非工作状态时，通过驱动系统将导向轴162驱动至初始位置，即位于安装板12的另一侧的底部，以减小此时机械手机构1的占用空间，方便机械手机构1的放置，并且在非抓取状态时将导向轴162缩回至安装板12的下方，避免损坏其他物料或工作人员；进一步地，吸盘组件14可在安装板12上移动，当将物料放置于预定位置后，还可通过吸盘组件14对物料进行微调，以保证物料码放整齐，并且吸盘组件可以根据物料的具体尺寸调整至与物料形状及尺寸相匹配的位置，以实现对物料的码放及运输，进一步提升了机械手机构1的使用范围和适用性。

具体实施例中，导向轴组件中的导向轴162的数量为多个，多个导向轴162沿安装板12的一侧均匀分布，具体地，如图2和图3所示，导向轴组件包括有四个导向轴162，四个导向轴162在安装板12沿水平方向呈均匀分布；驱动系统中的传动系统通过相应的紧固件安装于安装板12上，可以实现四个导向轴162的同步执行前后伸缩动作。

本发明所提供的机械手机构1不占用物料的顶部空间，对于工作场所的要求较低，可在有限的空间内实现物料的整理，且吸盘组件14只占用物料的一个侧面，不占用其余侧面空间；而导向轴162可伸至物料下方，起到托举物料的作用，不需要托举物料的时候可以缩回至安装板12下方的初始位置，整个码放过程安装可靠，对物料属性及所处空间环境的要求较低，适应性强。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图3所示，吸盘组件14包括：安装架142，可移动地设置于安装板12上；吸盘144，设置于安装架142上。

在该实施例中，吸盘组件14包括安装架142及设置于安装架142上的吸盘144。其中，通过安装架142保证吸盘144的稳定安装，通过吸盘144的吸附作用实现对物料的移动及码放，且安装架142与安装板12为可移动式连接，待物料码放完毕后，可通过安装架142的活动带动吸盘144移动，进而实现对物料的微调，保证物料码放整齐，以及可以根据物料的具体尺寸，调整安装架142在安装板12上的位置，以使得吸盘144所在位置与物料形状及尺寸相匹配的位置，以实现对物料的码放及运输，进一步提升了机械手机构1的使用范围和适用性。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1所示，还包括：气缸146，设置于安装板12上，气缸146与安装架142相连接；安装架142和安装板12中的一个上设置有滑块，另一个上设置有与滑块相配合的滑轨148。

在该实施例中，在安装板12上设置有气缸146，并将气缸146与安装架142相连接，使得气缸146驱动安装架142运动，以实现吸盘144的运动，保证对物料的微调；进一步地，在安装架142及安装板12上设置有相互适配的滑块及滑轨148，起到导向的作用，保证安装架142的平稳运行。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图3所示，还包括：导向孔122，设置于安装板12上；吸盘144穿过导向孔122，安装架142与吸盘144位于安装板12的两侧，安装架142带动吸盘144在导向孔122内平移。

在该实施例中，在安装板12上设置有导向孔122，当吸盘组件14安装于安装板12后，吸盘144穿过导向孔122位于安装板12朝向物料的一侧，而安装架142位于与物料相对的另一侧，以满足空间结构的需要；而安装架142可在气缸146的驱动下在导向孔122内平移，以带动吸盘144在导向孔122内移动，通过设置导向孔122，使得吸盘144大部分结构位于导向孔122内，可以减小机械手机构1整体的占用空间，且通过将导向孔122的长度设置为与吸盘144的运动行程相匹配的长度，以实现吸盘144在安装板12上的位置的移动。

在本发明的一个实施例中，优选地，吸盘144的数量为至少两个，均匀分布于安装支架上。

在该实施例中，吸盘144的数量设置为两个或两个以上，且吸盘144均匀分布于安装支架的两端，从多个位置对物料进行吸附，保证吸附强度，提升机械手机构1工作的稳定性。

具体实施例中，吸盘144设置有四个，且四个吸盘分布与安装板12的四角。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图3所示，吸盘组件14的数量为两个，两个吸盘组件14以安装板12的中心平分线为对称轴对称分布于安装板12上。

在该实施例中，设置有两个吸盘组件14，且两个吸盘组件14对称分布于安装板12的两端，两个吸盘组件14相互配合，共同对物料进行吸附，以保证吸附强度，提升机械手机构1工作的稳定性。

具体实施例中，如图2和图3所示，设置有两个吸盘组件14，且两个吸盘组件14沿水平方向分别设置于安装板12的左右两侧，而每一个吸盘组件14上设置有两个吸盘144，两个吸盘144分别沿竖直方向分别设置于安装架142的上下两端，也就是说共有四个吸盘144同时工作，从四角处对物料进行吸附，以保证对物料的吸附强度。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1所示，驱动系统包括：电机182，设置于安装板12上；减速机184，减速机184的输入端与电机182的输出端相连接；传动副，传动副的输入端与减速机184的输出端相连接，传动副的输出端与导向轴162相连接。

在该实施例中，在安装板12上设置有电机182提供动力，在电机182的输出端设置有减速机184，以保证机械手机构1的平稳工作；进一步地，在减速机184的输出端设置有传动副，以保证动力的传递，实现对导向轴162的驱动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1所示，传动副包括：齿轮传动副186，齿轮传动副186的主动齿轮与减速机184相连接；锥齿轮传动副188，锥齿轮传动副188的主动锥齿轮与齿轮传动副186的从动齿轮相连接，锥齿轮传动副188的从头锥齿轮与导向轴组件相连接。

在该实施例中，考虑到机械手机构1内部的空间结构限制，因此在减速机184与导向轴组件之间设置有相互配合的齿轮传动副186及锥齿轮传动副188，保证动力的传递。具体地，将齿轮传动副186的主动齿轮与减速机184相连接，将锥齿轮传动副188的主动锥齿轮与齿轮传动副186的从动齿轮相连接，使得齿轮传动副186带动锥齿轮传动副188转动，而锥齿轮传动副188转动带动导向轴组件伸缩；进一步地，齿轮传动副186及锥齿轮传动副188具有较高的传动强度及传动精度，可以满足强度及精度的要求，保证机械手机构1的使用寿命及控制精度。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1所示，导向轴组件还包括：传动轴164，设置于安装板12上，从动锥齿轮套设在传动轴164上；驱动齿轮166，套设在传动轴164上；导向轴162为齿条导向轴，齿条导向轴与驱动齿轮166相啮合。

在该实施例中，导向轴组件包括相互适配的传动轴164及驱动齿轮166。其中，将从动锥齿轮设置于传动轴164上，进而可以通过锥齿轮传动副164带动传动轴164转动，而导向轴162为齿条导向轴，且该齿条导向轴与驱动齿轮166相适配，当传动轴164在锥齿轮传动副164的带动下发生转动后，可带动齿条导向轴伸出至工作位置或缩回至初始位置，以实现对物料的码放。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图3所示，还包括：连接部20，设置于安装板12上，连接部20与机械臂相连接。

在该实施例中，在安装板12上设置有连接部20，当使用该机械手机构1时，可通过连接部20将其安装于机器人上，保证机械手机构1的使用。

具体实施例中，机械手机构1通过连接部20安装于机器人末端的安装法兰上。

在本发明的一个实施例中，优选地，还包括：推动气缸22，设置于安装板12上，位于述安装板12与吸盘144相对的一侧。

在该实施例中，在安装板12与吸盘144相对的一侧设置有推动气缸22，在机械手机构1工作的过程中，当机械手机构1将物料运送至指定地点时，推动气缸22启动推动导向轴162上的物料，实现与导向轴162和吸盘组件相配合，将物料码放至指定位置。具体地，推动气缸22设置有三个，三个推动气缸22均匀分布于安装板12上。

具体实施例中，推动气缸22端部连接有推箱板，非工作状态，推箱板与安装板12位于同一平面内，启动推动气缸22后，推动气缸22带动推箱板运动实现推箱动作，通过设置推箱板可以增加与物料的接触面积，保证物料码放的稳定性；进一步地，推箱板设置有多个，均匀分布在安装板12上，推动气缸22通过紧固连接在安装板12上，通过设置多个推动气缸22，使得物料受力均匀，提升码放效率。

本发明第二方面实施例提供了一种机器人，包括如本发明第一方面实施例中任一项的机械手机构1。

本发明第二方面实施例所提供的机器人因包括如本发明第一方面任一项实施例中的机械手机构1，因此具有上述机械手机构1的全部有益效果，在此不再一一陈述。

具体实施例中，如图1至图3所示，本发明所提供的机械手机构1沿水平方向在安装板12的左右两侧分别设置有吸盘组件14，在安装板12的下端部设置有导向轴组件，其中，导向轴组件与驱动系统相连接，导向轴组件的四个导向轴162可在驱动系统的驱动下伸出至工作位置或缩回至初始位置，导向轴组件与吸盘组件14相互配合，实现对物料的码放。具体地，在码放物料的过程中，如图2所示，在非托运物料状态时，导向轴162位于初始位置，即位于与吸盘144相对的一侧，然后机械手机构1在机器人的带动下到达拾取物料位，此时吸盘144与物料的侧壁相贴合，真空源开始工作，吸盘144吸住物料，物料紧靠在安装板12上，然后如图3所示，导向轴162在驱动系统的驱动下伸出至工作位置，即伸入到物料的下方，从底部托住物料，完成兜底动作。然后机器人带动机械手机构1以及物料运动至目标位置，待物料到达目标位置后，导向轴162在驱动系统的驱动下缩回至初始位置，即退出物料的下方，此时真空气源关闭并破真空，物料在重力作用下脱离吸盘144落至目标位置，同时可以通过启动推动气缸146推动导向轴162上的物料，使其码放整齐，提高码放效率，码放整齐后，机器人带动机械手机构1返回原位置，完成一次码放过程。

进一步地，在安装板12上设置有导向孔122，安装架142及安装板12上设置有相互适配的滑块及滑轨148，安装架142可在气缸146的驱动下在导向孔122内平移，在码放物料的过程中，可对物料码放位置进行微调，进而保证物料码放整齐；更进一步地，驱动系统包括相互连接的电机182、减速机184及传动副，而考虑到机械手机构1内部的空间结构限制，选用齿轮传动副186及锥齿轮传动副188保证动力的传递；导向轴组件包括相互适配的齿条导向轴及驱动齿轮166，当传动轴164在从动锥齿轮的带动下发生转动后，可带动齿条导向轴伸出至工作位置或缩回至初始位置，以实现对物料的码放。

综上，本发明提供的机械手机构1和机器人，不占用物料上方空间，可适用于物料目标位置上方有顶盖的工作环境，也不占用物料其余侧方空间，可以适用于物料两侧有阻挡的工作环境，对于物料顶部状态没有要求，适用范围大大增加。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。