一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手的制作方法

本实用新型涉及一种抓取机械手，特别是一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手，用于在烟草、水泥、化肥等行业抓取和搬运堆放的编织袋装物。

背景技术：

根据柔索的数量和柔索悬挂的末端执行机构的自由度数可以把柔性并联机构分为三类：第一类是柔索数量大于柔索末端执行机构自由度数的冗余约束机构；第二类是柔索数量等于柔索末端执行机构自由度数的完全约束机构；第三类是柔索数量小于柔索末端执行机构自由度数的欠约束机构。

目前，授权公告号为cn206952997u实用新型公开的《一种抓取编织袋装物的钢索机器人》提供了一种4钢索3自由度的钢索机器人。其存在的不足之处有以下几点。一：目前装运货物的主流货车的侧板高度达到了3米左右，4钢索3自由度的钢索机器人在抓取侧板周围的货物时，钢索要深入货厢内，此时钢索和侧板会发生干涉和缠绕，使设备不能正常工作。二：4钢索只能实现3个自由度控制，是一种欠约束机构。其抓取装置抓取袋装物后，袋装物的重心不在4钢索的受力中心上，因此产生了偏心力矩。这个偏心力矩会使抓取装置来回摇摆，降低了机器人的控制精度。

技术实现要素：

本实用新型为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的。

一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手，包括上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91、上部柔索21，下部柔索驱动机构12、下部柔索22、下部柔索滑轮92，机架3，加长杆4和抓取装置5；其特征在于：所述上部柔索21的一端通过上部柔索滑轮91连接上部柔索驱动机构11，上部柔索21的另一端连接加长杆4的上端，构成加长杆4的一组上部控制组件；所述下部柔索22的一端通过下部柔索滑轮92连接下部柔索驱动机构12，下部柔索22的一端连接加长杆4的中端，构成加长杆4的一组下部控制组件；所述加长杆4的下端固定连接抓取装置5。

上述技术方案的工作原理为：

使用时，门式结构的机架3可自行移动到货车7停放处上方，在智能电控单元的控制下，由上部柔索驱动机构11实现上部柔索21的伸出或者回收，下部柔索驱动机构12实现下部柔索22的伸出或者回收，从而带动加长杆4下方的抓取装置5在空间内运动到编织袋装物上方，抓取装置放置5在编织袋装物8表面后，抓取装置5底部的电动舵机通过旋转可以将尖端的弯钩旋入编织袋装物8表面内抠住编织袋装物8，实现抓取。

本实用新型有益效果是:

完全或冗余约束柔索的柔索机械手解决了4索3自由度钢索机械手不能深入货厢深处抓包的难题；同时，避免抓取装置摇晃的缺点，从而提高控制的精度。

附图说明

下面结合说明书附图进一步阐述本

技术实现要素：
。

图1是本实用新型的柔索机械手示意图；

图2是本实用新型的柔索机械手a向视图；

图3是本实用新型的柔索机械手抓取装置深入货车底部示意图；

图4是本实用新型的柔索机械手实现7个自由度控制的示意图；

图5是本实用新型的柔索机械手实现6个自由度控制的示意图；

图6是本实用新型的柔索机械手实现5个自由度控制的示意图；

图7是本实用新型的柔索机械手实现4个自由度控制的示意图；

图中:

11--上部柔索驱动机构，12--下部柔索驱动机构；91--上部柔索滑轮，92--下部柔索滑轮；21--上部柔索，22--下部柔索；3--机架，4加长杆，5--抓取装置；6—侧板，7—货车，8—编织袋装物。

211、212、213、214分别为具体实施例的四根上部柔索21；

221、222、223、224分别为具体实施例的四根下部柔索22；

111、112、113、114分别为具体实施例的四个上部柔索驱动装置11；

121、122、123、124分别为具体实施例的四个下部柔索驱动装置12；

911、912、913、914分别为具体实施例的四个上部柔索滑轮91；

921、922、923、924分别为具体实施例的四个下部柔索滑轮92。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何所描述的具体举例说明的方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属本实用新型的保护范围。

实施例一：七个自由度的抓取装置的控制

见图4并参见图1～图3。

一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手，包括上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91、上部柔索21，下部柔索驱动机构12、下部柔索22、下部柔索滑轮92，机架3，加长杆4和抓取装置5；其特征在于：所述上部柔索21的一端通过上部柔索滑轮91连接上部柔索驱动机构11，上部柔索21的另一端连接加长杆4的上端，构成加长杆4的一组上部控制组件；所述下部柔索22的一端通过下部柔索滑轮92连接下部柔索驱动机构12，下部柔索22的一端连接加长杆4的中端，构成加长杆4的一组下部控制组件；所述加长杆4的下端固定连接抓取装置5。

所述机架3为呈四方体，所述上部柔索驱动机构11、下部柔索驱动机构12分别设置在机架3的四个底角处，所述上部柔索滑轮91、下部柔索滑轮92分别设置在机架3的四个顶角处。

所述加长杆4的上部控制组件和加长杆4的下部控制组件为各为4组，构成对所述抓取装置5的7个自由度的控制。

所述4组加长杆4的上部控制组件两两之间呈一定角度，所述4组加长杆4的下部控制组件两两之间也呈一定角度。

在图4中，上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91和上部柔索21各有4个，序号分别为111～114、911～914和211～214；下部柔索驱动机构12、下部柔索滑轮92和下部柔索22也分别各有4个，序号分别为121～124、921～924和221～224。

工作原理：

工作时，编织袋装物8由货车7运送到柔索机械手门式机架3的下方，柔索机械手通过其它设备检测到编织袋装物8位置并把位置信息传给柔索机械手。柔索机械手通过智能电控单元统一控制上部柔索驱动机构111～114实现4根上部柔索211～214的长度伸出与回收，同时，柔索机械手通过电控单元统一控制下部柔索驱动机构121～124实现4根下部柔索221～224的长度伸出与回收，刚性的加长杆4因其上端和中端受来不同方向分力的合力作用，能实现对加长杆4的7个自由度的控制，从而带动抓取装置5在空间内运动到编织袋装物8上方，抓取装置5放置在编织袋装物8表面后，抓取装置5抓取编织袋装物8后，柔索驱动机构驱动八根柔索长度伸出与回收，可使抓取装置5和编织袋装物8一起移动到需要放置的位置后再释放编织袋装物8。

实施例二：六个自由度的抓取装置的控制

见图5并参见图1～图4。

一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手，包括上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91、上部柔索21，下部柔索驱动机构12、下部柔索22、下部柔索滑轮92，机架3，加长杆4和抓取装置5；其特征在于：所述上部柔索21的一端通过上部柔索滑轮91连接上部柔索驱动机构11，上部柔索21的另一端连接加长杆4的上端，构成加长杆4的一组上部控制组件；所述下部柔索22的一端通过下部柔索滑轮92连接下部柔索驱动机构12，下部柔索22的一端连接加长杆4的中端，构成加长杆4的一组下部控制组件；所述加长杆4的下端固定连接抓取装置5。

所述加长杆4的上部控制组件与所述的加长杆4的下部控制组件之和为7组，构成对所述抓取装置5的6个自由度的控制。

所述机架3为呈四方体，所述上部柔索驱动机构11、下部柔索驱动机构12分别设置在机架3的四个底角处，所述上部柔索滑轮91、下部柔索滑轮92分别设置在机架3的四个顶角处。

所述加长杆4的上部控制组件两两之间呈一定角度，所述加长杆4的下部控制组件两两之间也呈一定角度。

例如，在图4中，上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91和上部柔索21各有3个，序号分别为111～113、911～913和211～213；下部柔索驱动机构12、下部柔索滑轮92和下部柔索22也分别各有4个，序号分别为121～124、921～924和221～224；或者上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91和上部柔索21各有4个，序号分别为111～114、911～914和211～214；下部柔索驱动机构12、下部柔索滑轮92和下部柔索22也分别各有3个，序号分别为121～123、921～923和221～223。

上述方式均可实现类似实施例一中说明的工作原理，实现六个自由度的控制。

实施例三：四个、五个自由度的抓取装置的控制

见图6、图7并参见图1～图5。

一种完全或冗余约束柔索的柔索抓取机械手，包括上部柔索驱动机构11、上部柔索滑轮91、上部柔索21，下部柔索驱动机构12、下部柔索22、下部柔索滑轮92，机架3，加长杆4和抓取装置5；其特征在于：所述上部柔索21的一端通过上部柔索滑轮91连接上部柔索驱动机构11，上部柔索21的另一端连接加长杆4的上端，构成加长杆4的一组上部控制组件；所述下部柔索22的一端通过下部柔索滑轮92连接下部柔索驱动机构12，下部柔索22的一端连接加长杆4的中端，构成加长杆4的一组下部控制组件；所述加长杆4的下端固定连接抓取装置5。

减少任意2组所述的加长杆4的上部控制组件或者加长杆4的下部控制组件，保留共计5个上/下部控制组件，构成对所述抓取装置5的5个自由度的控制。

所述机架3为呈四方体，所述上部柔索驱动机构11、下部柔索驱动机构12分别设置在机架3的四个底角处，所述上部柔索滑轮91、下部柔索滑轮92分别设置在机架3的四个顶角处。

所述加长杆4的上部控制组件两两之间呈一定角度，所述加长杆4的下部控制组件两两之间也呈一定角度。

减少任意3组所述的加长杆4的上部控制组件或者加长杆4的下部控制组件，保留共计5个上/下部控制组件，构成对所述抓取装置5的4个自由度的控制。

其工作原理可按照实施例二中的工作原理类推，这里不再赘述。

实施例四

在前述实施例基础上，还可以增加以下特征来优化实现本实用新型：

用于抓取有侧板6的货车(7)内的货物时，所述加长杆4中端至抓取装置5的长度大于所述侧板6的高度。

还包含所述加长杆4的下端与抓取装置5之间的旋转和/或移动连接机构，实现所述抓取装置5相对于加长杆4的旋转和/或移动。

所述的上部柔索驱动机构11和/或下部柔索驱动机构12能够实现柔索的张力控制和/或收放。所述的上部柔索21和/或下部柔索22是钢绳/塑料绳/麻绳。