抓手装置及包括该抓手装置的工业机器人的制作方法

本发明涉及机电设备技术领域，特别是涉及一种抓手装置及包括该抓手装置的工业机器人。

背景技术：

现有车间内，对于重物的搬运操作，主要通过两种方式进行，一种是由作业人员直接进行徒手搬抬并放置于柜体中，作业强度较大，且存在砸伤作业人员、损坏产品等的安全隐患。另一种是使用行吊或电葫芦直接悬挂重物，由于有些重物无吊装位置或者吊点位置不确定，很难保证吊装后不出现倾斜现象，导致摆放时位置不准确，摆放过程不平稳。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种抓手装置及包括该抓手装置的工业机器人，该抓手装置可以平稳地承载并放置重物。

一方面，本发明实施例提供了一种抓手装置，其包括：主体架，包括相交的第一板件和第二板件，第一板件用于承载重物；推拉组件，包括推拉杆和位于推拉杆两侧的两个以上的卡爪，每个所述卡爪与推拉杆均转动连接，推拉杆沿第一方向在第一板件的第一位置与第二位置之间往复移动，以带动两个以上卡爪卡紧或者释放重物。

根据本发明实施例的一个方面，第一板件上设置有沿第一方向延伸的导向槽，推拉杆位于导向槽内，第二板件上设置有与推拉杆连接的驱动机构，推拉杆在驱动机构的驱动下沿导向槽往复移动。

根据本发明实施例的一个方面，卡爪包括连杆和摆杆，连杆的一端与推拉杆枢轴连接，连杆的另一端与摆杆枢轴连接，摆杆的一端设置有固定块，另一端设置有与第一板件转动连接的支撑轴，两个以上卡爪通过各连杆相对于第一板件平移且转动带动各摆杆绕各自的支撑轴转动，以使各固定块共同靠近并卡紧重物，或者远离并释放重物。

根据本发明实施例的一个方面，连杆的一端通过第一转轴与所述推拉杆枢轴连接，连杆的另一端通过第二转轴与摆杆枢轴连接，且第二转轴设置于固定块与支撑轴之间；第一板件上进一步设置有对应于第一转轴的第一滑槽和对应于第二转轴的第二滑槽，连杆通过第一转轴在第一滑槽内的运动及第二转轴在第二滑槽内的运动而相对于第一板件平移且转动。

根据本发明实施例的一个方面，第一滑槽为沿第一方向延伸的长条状槽，第一板件上进一步设置有与支撑轴转动连接的固定孔，第二滑槽为弧形槽，弧形槽的圆心与固定孔的中心轴线重合。

根据本发明实施例的一个方面，摆杆沿自身厚度方向设置有支撑轴，支撑轴的一端与第一板件接触以支撑摆杆。

根据本发明实施例的一个方面，第一板件上进一步设置有第一限位件和第二限位件，第一限位件沿推拉杆的自身厚度方向搭接于推拉杆上，第二限位件沿第一方向与第一板件的第一位置间隔预定距离设置。

根据本发明实施例的一个方面，第一板件上进一步设置有垫块，在推拉杆的自身厚度方向上，垫块的高度尺寸大于第一限位件和第二限位件的高度尺寸，第一板件通过垫块支撑重物。

根据本发明实施例的一个方面，第二板件沿垂直于第一方向的第二方向的两侧设置有一对侧压板，侧压板上设置有弹性件，以使重物放置于一对侧压板的弹性件之间。

根据本发明实施例的一个方面，抓手装置进一步包括检测组件，检测组件设置于第二板件上，用于确定重物的空间位置。

根据本发明实施例的一个方面，抓手装置进一步包括真空吸附组件，真空吸附组件设置于第一板件的底部。

另一方面，本发明实施例还提供了一种工业机器人，其包括如前所述的任一种抓手装置。

本发明实施例提供的抓手装置，通过主体架和具有卡爪的推拉组件，可以平稳地承载并搬运重物，且结构简单、占用空间小。另外，本发明实施例提供的工业机器人，采用如前所述的抓手装置，可以将重物准确地放置于任意狭窄的空间内，操作安全可靠。

附图说明

下面将参考附图来描述本发明示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本发明实施例提供的一种抓手装置的结构示意图；

图2是图1所示的抓手装置承载重物的效果示意图；

图3是图1所示的抓手装置的分解结构示意图；

图4是图1所示的抓手装置中的推拉杆处于第一板件上的第一位置和第二位置时卡爪的运动轨迹示意图；

图5是图1所示的抓手装置中的真空吸附组件的结构示意图。

10-主体架；11-第一板件；111-第一滑槽；112-第二滑槽；113-固定孔；114-第一限位件；115-第二限位件；116-垫块；12-第二板件；121-侧压板；122-弹性件；123-法兰；h-重物；s-支撑件；x-第一方向；y-第二方向；l-位移；

20-推拉组件；21-推拉杆；22-卡爪；221-连杆；222-摆杆；222a-固定块；222b-支撑轴；223-第一转轴；224-第二转轴；23-驱动装置；

30-检测组件；40-真空吸附组件；41-吸盘；42-固定板；43-密封圈；44-接头；100-抓手装置。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本发明造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明的具体结构进行限定。在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好地理解本发明，下面结合图1至图5对本发明实施例提供的抓手装置及包括该抓手装置的工业机器人进行详细描述。

请一并参阅图1和图2，本发明实施例提供了一种抓手装置100，安装于工业机器人的操作末端。抓手装置100包括主体架10和推拉组件20。

主体架10包括相交的第一板件11和第二板件12，第一板件11用于承载重物h。第一板件11和第二板件12可以以任意预设角度相交设置，例如90°，以便于设计、制造。

推拉组件20包括推拉杆21和分布于推拉杆21两侧的两个以上卡爪22，每个卡爪22与推拉杆21均转动连接，推拉杆21沿第一方向x在第一板件11的第一位置与第二位置之间往复移动，以带动两个以上卡爪22卡紧或者释放重物h。

如图2中虚线所示，重物h沿自身宽度的两侧设置有支撑件s，推拉组件20位于重物h与第一板件11之间，当推拉杆21沿第一方向x伸出移动至第一板件11的第一位置时，带动两个以上卡爪22靠近重物h两侧的支撑件s的内侧，从而卡紧重物h；当推拉杆21沿第一方向x缩回移动至第一板件11的第二位置时，带动两个以上卡爪22远离重物h两侧的支撑件s的内侧，从而释放重物h。优选地，卡爪22可以成对布置于推拉杆21的两侧，以平衡施加在重物h两侧的支撑件s的夹紧力。

例如，工业机器人控制抓手装置100到达重物h的初始放置位置，通过第一板件11接收重物，再通过推拉组件20的两个以上卡爪22将重物h夹紧固定后，控制抓手装置100将重物h平稳地搬运至预定放置位置，再通过推拉组件20的两个以上卡爪22释放重物h，从而实现了重物h的搬运。一般情况下，第一板件11沿垂直于第一方向x的第二方向y的宽度尺寸小于重物h的宽度尺寸，并且重物h的初始放置位置和预定放置位置处均设置有支撑重物h的支撑件s的固定架，以便于抓手装置100伸入固定架处接收重物h，结构简单、节省空间。

本发明实施例提供的抓手装置100，通过设置主体架10和具有卡爪22的推拉组件20，可以平稳地承载并搬运重物，且结构简单，占用空间小。

下面结合附图进一步详细描述本发明实施例提供的抓手装置100的具体结构。

参阅图3，主体架10的第一板件11上设置有沿第一方向x延伸的导向槽110，推拉杆21位于导向槽110内，第二板件12上设置有与推拉杆21连接的驱动机构23，推拉杆21在驱动机构23的驱动下沿导向槽110往复移动。驱动机构23可以为气动装置、液压装置和直线电机中的任一者。驱动机构23通过具有销轴的转接件与推拉杆21连接，以使推拉杆21在第一板件11上运动灵活，防止在移动过程中卡死。

作为一种可选的实施方式，在推拉杆21与第一板件11之间设置滑动组件(图中未示出)，例如导轨和与导轨滑动连接的滑块，导轨固定至第一板件11，当第一板件11上设置有导向槽110时，导轨可以固定至导向槽110内，滑块与推拉杆21连接，从而减小推拉杆21在第一板件11上沿第一方向x往复移动时受到的摩擦阻力。

进一步地，卡爪22包括连杆221和摆杆222，连杆221的一端与推拉杆21枢轴连接，连杆221的另一端与摆杆222枢轴连接，摆杆222的一端设置有固定块222a，另一端设置有与第一板件11转动连接的支撑轴222b。两个以上卡爪22通过各连杆221相对于第一板件11平移且转动带动各摆杆222绕各自的支撑轴222b转动，以使各固定块222a共同靠近并卡紧重物h，或者远离并释放重物h。

具体地，连杆221的一端通过第一转轴223与推拉杆21枢轴连接，连杆221的另一端通过第二转轴224与摆杆222枢轴连接，且第二转轴224设置于固定块222a与支撑轴222b之间；第一板件11上进一步设置有对应于第一转轴223的第一滑槽111和对应于第二转轴224的第二滑槽112，连杆221通过第一转轴223在第一滑槽111内的运动及第二转轴224在第二滑槽112内的运动而相对于第一板件11平移且转动。

另外，第一滑槽111为沿第一方向x延伸的长条状槽，第一板件11上进一步设置有与支撑轴222b转动连接的固定孔113，第二滑槽112为弧形槽，弧形槽的圆心与固定孔113的中心轴线重合。具体地，支撑轴222b的一端通过无油衬套和轴用弹性挡圈固定至摆杆222上，保证其转动灵活；支撑轴222b的另一端通过轴承可转动地连接至固定孔113。由此，摆杆222通过第二转轴224在第二滑槽112的往复弧线运动而绕支撑轴222b来回转动，以使固定块222a靠近或者远离重物h的支撑件s。

由于推拉杆21的两侧的卡爪22成对布置，故成对布置的卡爪22对应的一对第二滑槽112相对于推拉杆21对称布置。另外，为了减小第一板件11沿第一方向x的长度尺寸，每相邻的两对卡爪22沿第一方向x间隔设置，且两对卡爪22对应的两对第二滑槽112相对设置，以使两对摆杆222的转动方向各异，从而在避免各个摆杆222在运动过程中发生干涉的同时尽量减小抓手装置100的整体尺寸，减轻重量。

参阅图4，示出了抓手装置100中的推拉杆21处于第一板件11上的第一位置和第二位置时卡爪22的运动轨迹示意图。推拉组件20设置有两对卡爪22，推拉杆21的两侧各有间隔设置的两个卡爪22。每一对卡爪22根据其在推拉杆21上的布置位置及运动轨迹的不同而结构略有不同。

其中，图4中的实线代表推拉杆21相对于第一板件11伸出至第一位置时，两对卡爪22的摆杆222上的固定块222a共同夹紧重物h的支撑件s时的状态示意图。推拉杆21沿第一方向x伸出时，每个卡爪22的连杆221的一端通过第一转轴223在第一滑槽111内的直线运动沿第一方向x平移，同时连杆221的另一端通过第二转轴224在第二滑槽112内作弧线运动，使得连杆221相对于第一板件11既平移又转动，以带动摆杆222通过第二转轴224在第二滑槽112内的转动而绕支撑轴222b转动，从而使得各摆杆222上的四个固定块222a分别靠近支撑件s并逐渐施加夹紧力，限制重物h在xy平面内的运动。

夹紧力的大小仅与固定块222a和重物h的支撑件s之间的摩擦力有关，为了防止固定块222a因与重物h的支撑件s的接触摩擦而被磨损，固定块222a可以由耐磨材料制作，例如但不限于铜、尼龙、橡胶等。

图4中的虚线代表推拉组件20中的推拉杆21相对于第一板件11缩回至第二位置时，两对卡爪22的摆杆222上的固定块222a分别释放重物h的支撑件s时的状态示意图。推拉杆21沿第一方向x反向缩回时，每个卡爪22的连杆221的一端通过第一转轴223在第一滑槽111内的直线运动沿第一方向x反向平移，同时连杆221的另一端通过第二转轴224在第二滑槽112内作反向弧线运动，使得连杆221相对于第一板件11既沿第一方向x反向平移又反向转动，以带动摆杆222通过第二转轴224在第二滑槽112内的反向转动而绕支撑轴222b反向转动，从而使得四个固定块222a分别远离支撑件s并逐渐释放夹紧力，以便于将重物h放置于预定位置后撤回抓手装置100。第一板件11的第一位置与第二位置之间的位移l即为推拉杆21沿第一方向x移动的位移。

另外，位于推拉杆21最前端的一对卡爪22的摆杆221上可以设置有钩部，从而在各摆杆222的固定块222a沿第二方向y共同卡紧重物h时，通过钩部在第一方向x上进一步卡住重物h，防止其在搬运过程中晃动，进一步提高了抓手装置100的可靠性。

再次参阅图3，第一板件11上进一步设置有第一限位件114和第二限位件115，第一限位件114沿推拉杆21的自身厚度方向搭接于推拉杆21上，防止推拉杆21在自身厚度方向窜动，第二限位件115沿第一方向x与第一板件11的第一位置间隔预定距离设置，防止驱动机构23出现故障时驱动推拉杆21沿第一方向x的移动位移超出极限位置。

优选地，第二限位件115通过长条孔固定至第一板件11，以便于根据不同重物h的尺寸大小调整推拉杆21的极限位置。当采用抓手装置100搬运不同尺寸的重物h时，可以通过更换摆杆222或者仅调整固定块222a在摆杆222上的位置来夹紧不同尺寸的重物h，以提高抓手装置100的通用性。

另外，第一板件11上还设置有垫块116，在推拉杆21的自身厚度方向上，垫块116的高度尺寸大于第一限位件114、第二限位件115及推拉组件20的高度尺寸，第一板件11通过垫块116支撑重物h，从而使推拉组件20可以在重物h的底部运动，并执行相应的夹紧或者释放动作。

由于重物h具有一定高度，为了进一步提高抓手装置100在搬运重物h的过程中的稳定性，第二板件12沿垂直于第一方向x的第二方向y的两侧设置有一对侧压板121，一对侧压板121距离第一板件11间隔预定距离，侧压板121上设置有弹性件122，弹性件122内设置有弹簧，以使重物h放置于一对侧压板121的弹性件122之间，缓冲重物h在搬运过程中因碰到障碍物等受到的振动冲击而被损坏，同时也防止抓手装置10中的驱动机构23因碰撞等外界冲击而产生较大的反向力矩失效。

另外，第二板件12上进一步设置有法兰123，抓手装置100通过法兰123与外部设备连接。例如通过法兰123连接至工业机器人的操作末端。

抓手装置100进一步包括检测组件30，检测组件30包括但不限于红外检测器和扫描仪，检测组件30设置于第二板件12上，用于确定重物h的空间位置，并将该空间位置反馈至工业机器人，以便于控制抓手装置100准确地抓取重物h并码放重物h。

抓手装置100进一步包括真空吸附组件40，真空吸附组件40设置于第一板件11的底部，用于吸附表面较为平整的物体。由于在重物h的组装过程中，需要上线重物h的零部件，例如外表面较为平整的外壳，如果采用其它卡具将该外壳上线，在组装完重物h后需要再将卡具更换为抓手装置100，操作比较繁琐，工作效率低，故在抓手装置100上附加真空吸附组件40，可以兼容上线零部件及搬运两种功能，整体结构更为优化，且重量较轻。

参阅图5，真空吸附组件40包括相互连接的吸盘41和固定板42，固定板42为具有凹槽的钢板，其与第一板件11的底部之间设置有密封圈43，以保证真空的密闭性，避免漏气。固定板42上设置有接头44，接头44的一端连接气管，真空吸附组件40通过气泵等气动元件实现物体表面的真空吸附。相对于现有技术中体积较大的真空吸附装置，提高了空间利用率。

另外，本发明实施例还提供了一种工业机器人，其包括如前所述的任一种抓手装置100。该工业机器人可以将重物准确地放置于任意狭窄的空间内，操作安全可靠。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。