机械手及机器人的制作方法

本实用新型涉及机械设备领域，特别涉及一种机械手及机器人。

背景技术：

随着市场经济的发展，对一个企业来说，生产效率以及生产成本是企业生命力的象征，传统的工业中，由于生产作业中特定岗位的高风险或高难度，直接影响到了生产效率，同时生产成本也在增加。特别是工作环境特殊的场合，人工作业不方便或者有危险，通常是由机器人进行作业，通过机器人代替人工作业，减轻企业对用工的依赖性，降低生产成本，很好地提高生产效率，以及实现工业自动化。

其中，机器人上的机械手是自动化生产加工过程中常用的装置，其能够模仿人手和臂的某些动作功能，可用以夹取、搬运工件。现有的机械手设备结构都较复杂，价格昂贵，不适合普遍使用。常见的机械手是靠两个机械关节的开合来实现对工件的夹取，而且机械关节每次对夹取的工件的受力点的位置是固定的，无法自动调整夹取的位置，从而使得机械关节所夹取的位置不是最佳的受力点。当遇到所夹取的工件较重时，就容易造成机械手的受力过载，导致工件掉落。这样就需要机械手对工件不断地重复进行夹取，直接影响了工作效率。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统的机械手夹取位置无法调整的问题，提供一种能够自动调整夹取位置的机械手及机器人。

一种机械手，用于夹取工件，包括：

支座；

两机械关节，两所述机械关节分别铰接于所述支座的两侧；

第一驱动机构，所述第一驱动机构用于驱动两个所述机械关节中至少一个移动，以使两所述机械关节相对移动，以夹持所述工件；

至少一第一摩擦轮，所述第一摩擦轮转动连接于所述机械关节上；

第二驱动机构，所述第二驱动机构用于驱动所述第一摩擦轮转动，以调整所述机械关节夹持工件的位置。

在其中一个实施例中，所述第一摩擦轮的数量为两个，两所述第一摩擦轮分别转动连接于两机械关节上，所述第二驱动机构的数量为两个，两所述第二驱动机构分别驱动两所述第一摩擦轮转动。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构包括电机和传动机构，所述机械手还包括第一转动轴，所述第一转动轴设置于所述机械关节上，所述第一摩擦轮转动连接于所述第一转动轴上，所述电机通过所述传动机构驱动所述第一摩擦轮在所述第一转动轴上转动。

在其中一个实施例中，所述传动机构包括传动组件和第一同步带，所述机械手还包括第二转动轴，所述第二转动轴设置于所述支座一侧上，所述机械关节转动连接于所述第二转动轴上，所述电机通过所述传动组件与所述第二转动轴传动连接，所述第二转动轴通过所述第一同步带与所述第一转动轴传动连接。

在其中一个实施例中，所述支座朝向所述机械关节的一侧开设有用于调正所述工件位置的定位槽。

在其中一个实施例中，所述传动组件包括驱动齿轮、第三转动轴、第二同步带和第三同步带，所述第三转动轴设置所述支座上且邻近所述定位槽开口设置，所述机械手还包括第二摩擦轮，所述第二摩擦轮转动连接于所述第三转动轴上，所述驱动齿轮与所述电机的输出端连接且通过所述第二同步带与所述第三转动轴传动连接，所述第三转动轴通过所述第三同步带与所述第二转动轴传动连接。

在其中一个实施例中，所述第二驱动机构驱动所述第一摩擦轮和第二摩擦轮同时正转或反转。

在其中一个实施例中，所述机械关节包括夹持部和摆动部，所述夹持部与所述摆动部具有一个呈钝角的连接部。

在其中一个实施例中，所述第一驱动机构包括摆动气缸，所述摆动气缸的缸体部分可转动的连接在所述支座上，所述摆动气缸的自由端与所述摆动部连接。

一种机器人，包括如上述的机械手及用于控制所述机械手工作的控制装置，所述控制装置连接所述第一驱动机构与所述第二驱动机构。

本实用新型的技术方案，通过在机械手的两机械关节上设置有第一摩擦轮，而第一驱动机构驱动机械关节夹取工件的过程中，第二驱动机构驱动第一摩擦轮旋转，以调整机械关节夹持工件的位置，从而使机械关节所夹取的位置的受力点可以自动调整到最佳，进而保证了机械手夹取工件的稳定性，提高了机械手的工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。

图1为本实用新型机械手一实施例的结构示意图；

图2为图1中机械手的使用状态示意图；

图3为图1中机械手的另一视角的结构示意图；

图4为图1中第二驱动机构的结构示意图；

图5为图1中机械关节的结构示意图。

附图标号说明：

10、机械手；20、工件；30、控制装置；

100、支座；110、上支撑板；120、下支撑板；130、第一固定杆；140、定位槽；

200、机械关节；210、上臂板；220、下臂板；230、第二固定杆；240、夹持部；250、摆动部；260、连接部；

300、第一驱动机构；310、摆动气缸；

400、第一摩擦轮；

500、第二驱动机构；510、电机；520、传动机构；521、传动组件；522、第一同步带；5211、驱动齿轮；5212、第三转动轴；5213、第二同步带；5214、第三同步带；

600、第一转动轴；700、第二转动轴；800、第二摩擦轮。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸根据上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(根据附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，根据果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参考图1至图3，该机械手10用于夹取工件20，包括支座100、两机械关节200、第一驱动机构300、至少一第一摩擦轮400和第二驱动机构500。两机械关节200分别铰接于支座100的两侧。第一驱动机构300用于驱动两机械关节200中至少一个移动，以使两机械关节200相对移动，以夹持工件20。第一摩擦轮400转动连接于机械关节200上。第二驱动机构500用于驱动第一摩擦轮400中至少一个转动，以调整机械关节200夹持工件20的位置。

支座100包括上支撑板110、下支撑板120和以及固定连接上支撑板110和下支撑板120的多根第一固定杆130。上支撑板110和下支撑板120围合形成一容置空间，以便于机械关节200等零部件的固定安装。为了减轻机械手10的重量，可在上支撑板110和下支撑板120上设置镂空的图案，同时也增加机械手10的美观性。另外，机械关节200包括上臂板210、下臂板220以及固定连接上臂板210和下臂板220的多根第二固定杆230，上臂板210和下臂板220围合形成一容置空间，以便于第一摩擦轮400等零部件的固定安装。为了进一步减轻机械手10重量，支座100和两个机械关节200可采用不锈钢或铝合金的板材制成。由上述可知，支座100和两个机械关节200结构简单、制作成本低。

在第一驱动机构300的驱动下，两机械关节200的移动方式可以是其中一个机械关节200静止，另一个机械关节200相对移动；也可以是两机械关节200同时相对移动。只要能实现夹持工件20即可，在此不作具体的限定。另外，第一摩擦轮400的数量可以为一个，也可以为多个。而多个第一摩擦轮400可以都设置在同一机械关节200上，也可以均分设置在两机械关节200上；第二驱动机构500驱动至少一个第一摩擦轮400转动，以带动工件20相对机械关节200移动即可，在此也不作具体的限定。

机械手10的工作原理如下：当机械手10需要夹取工件20时，第一驱动机构300驱动两机械关节200相对移动，同时第二驱动机构500驱动第一摩擦轮400朝机械手10内侧方向正转。在两机械关节200夹持工件20的过程中，第一摩擦轮400先接触到工件20，通过摩擦轮上的摩擦力带动工件20朝机械手10内侧方向快速移动，同时调整工件20的夹取位置。当工件20移动到合适的位置时，第一驱动机构300驱动两机械关节200进一步夹紧工件20。当机械手10将工件20运输至指定位置放置时，第一驱动机构300再次驱动两机械关节200打开，同时第二驱动机构500再次驱动第一摩擦轮400朝机械手10外侧方向反转，使工件20快速脱离。至此，机械手10的一次对工件20的夹取放置过程完成。

本实用新型的技术方案，通过在机械手10的两机械关节200上设置有第一摩擦轮400，而第一驱动机构300驱动机械关节200夹取工件20的过程中，第二驱动机构500驱动第一摩擦轮400旋转，以调整机械关节200夹持工件20的位置，从而使机械关节200所夹取的位置的受力点可以自动调整到最佳，进而保证了机械手10夹取工件20的稳定性，提高了机械手10的工作效率。

请参考图2，在一实施例中，第一摩擦轮400的数量为两个。两第一摩擦轮400分别转动连接于两机械关节200上。第二驱动机构500的数量为两个。两第二驱动机构500分别驱动两第一摩擦轮400转动。如此设置，通过两第二驱动机构500分别驱动两第一摩擦轮400同时工作，使两机械关节200都可以对工件20进行同时调整，进一步提高机械手10的工作效率。

请参考图1，在一实施例中，第二驱动机构500包括电机510和传动机构520。机械手10还包括第一转动轴600。第一转动轴600设置于机械关节200上。第一摩擦轮400转动连接于第一转动轴600上。电机510通过传动机构520驱动第一摩擦轮400在第一转动轴600上转动。电机510采用的是伺服电机。伺服电机具有体积小、精度高、稳定性好和便于控制等特点。进一步地，电机510可以具有编码器(图中未示)。机械手10上设有控制电机510的PLC(图中未示)。PLC可通过接收到的编码器发出的脉冲信号进行信号处理，从而发出指令来精确地控制摩擦轮的旋转的速度和方向，进而保证机械关节200调整夹取位置的准确性。

进一步地，请参考图1和图3，传动机构520包括传动组件521和第一同步带522。机械手10还包括第二转动轴700。第二转动轴700设置于支座100一侧上。机械关节200转动连接于第二转动轴700上。电机510通过传动组件521与第二转动轴700传动连接。第二转动轴700通过第一同步带522与第一转动轴600传动连接。具体地，为了便于控制，第一同步带522可以跟随机械关节200同步移动，不仅不会对机械关节200的移动造成影响，还保证了第一摩擦轮400工作的稳定性。如此设置，结构设计简单、合理。

请参考图2，在一实施例中，支座100朝向机械关节200的一侧开设有用于调正工件20位置的定位槽140。具体地，在一些工艺要求中需要对工件20进行对正收集，以便将工件20按照规定的要求摆放至指定位置上。因此，通过在支座100上设置定位槽140，在第一摩擦轮400的作用下，使工件20以定位槽140设定的形状进行调正。其中，定位槽140的形状可以设定为矩形、圆形、椭圆形等，在此不作具体的限定。

进一步地，请参考图3和图4，传动组件521包括驱动齿轮5211、第三转动轴5212、第二同步带5213和第三同步带5214。第三转动轴5212设置支座100上且邻近定位槽140开口设置。机械手10还包括第二摩擦轮800。第二摩擦轮800转动连接于第三转动轴5212上。驱动齿轮5211与电机510的输出端连接且通过第二同步带5213与第三转动轴5212传动连接。第三转动轴5212通过第三同步带5214与第二转动轴700传动连接。具体地，为了便于工件20顺利进入定位槽140内，在定位槽140开口处设置有第二摩擦轮800，在第一摩擦轮400和第二摩擦轮800的共同作用下，实现了工件20位置的快速对正，以提高机械手10的工作效率。

进一步地，请参考图4，第二驱动机构500驱动第一摩擦轮400和第二摩擦轮800同时正转或反转。如此设置，可以使机械手10对工件20实现既快速又平稳地“正吸反吐”的夹取和释放效果，进一步提高机械手10的工作效率。

请参考图5，在一实施例中，机械关节200包括夹持部240和摆动部250。夹持部240与摆动部250具有一个呈钝角的连接部260，使机械关节200更好的受力，提高了机械关节200的夹紧力。

请参考图5，在一实施例中，第一驱动机构300包括摆动气缸310。摆动气缸310的缸体部分可转动的连接在支座100上。摆动气缸310的自由端与摆动部250连接。工作时，当摆动气缸310的自由端推动两机械关节200的摆动部250转动时，以带动两夹持部240相对移动，实现对工件20的夹紧；反之，当摆动气缸310的自由端拉动两机械关节200的摆动部250回转时，以带动两夹持部240相背离，释放工件20。可以理解的是，摆动气缸310上还可以设置有气压表(图中未示)。通过气压表可以随时调整摆动气缸310的气压，从而控制夹持部240的夹紧力，进一步保证机械手10夹取工件20的稳定性。

本实用新型还提出一种机器人，该机器人包括如上述的机械手10及用于控制机械手10工作的控制装置30，机械手10的具体结构参照上述实施例，由于本机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。控制装置30连接第一驱动机构300与第二驱动机构500。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。