搬运码垛伺服机械手臂的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种搬运码垛伺服机械手臂，包括控制系统柜、转动柜、机械臂装置、机械抓手装置及传动装置；控制系统柜上设有转台，转动柜设置在转台上，机械臂装置设置在转动柜上，机械抓手装置设置在机械臂装置上，传动装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动副及传动索。本发明通过转台控制机械臂装置及机械抓手装置获得水平方向的旋转自由度，传动装置使机械臂装置获得竖直方向的自由度，机械抓手装置设置在机械臂装置上，具备水平方向的旋转自由度，整个装置可在水平和竖直方向上做出转动、移动或复合运动来完成指定的动作，改变被抓持物件的位置和姿态，驱动关系简单，传动平稳，准确度高，结构简单，具有进行推广应用的价值。
【专利说明】
搬运码垛伺服机械手臂
技术领域
[0001 ]本发明涉及码垛机器人技术领域，尤其是一种搬运码垛伺服机械手臂。
【背景技术】
[0002]机械手是指能模仿人的手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、运输、轻工以及电子等领域。
[0003]机械手主要由手部、运动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料及作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。控制系统是通过对机械手每个自由度的控制，来完成特定动作。
[0004]码垛机械手的作用主要是进行产品的上、下料。为了减轻操作人员的负担，或者替代操作人员进行危险作业。通过码垛机械手替代操作人员的操作，达到提高作业效果及保护操作人员的目的，使得码垛机械手在自动化生产场合得到广泛地应用。
[0005]现有的码垛机械手包含众多的驱动装置，而对于能做四轴运动码垛机械手来说，由于其各驱动装置设置不合理，故存在结构复杂、运动不平稳及运动精度低的缺陷，因而限制其应用于工艺要求高的场合。
[0006]因此，现今亟需一种结构简单、运动平稳及运动精度高的四轴码垛机械手来克服上述的缺陷。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种搬运码垛伺服机械手臂，以解决现有技术中存在的搬运码垛伺服机械手臂结构复杂、运动不平稳及运动精度低的问题。
[0008]为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
[0009]本发明提供的一种搬运码垛伺服机械手臂，包括控制系统柜、转动柜、机械臂装置、机械抓手装置及传动装置;所述控制系统柜上设有转台，所述转动柜设置在转台上，所述机械臂装置设置在转动柜上，所述机械抓手装置设置在机械臂装置上，所述传动装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动副及传动索。
[0010]进一步，所述第一传动轴穿过所述转台与控制系统柜内的动力元件连接。该技术方案的技术效果在于:第一传动轴接受并传递控制系统柜内的动力元件的动力，驱动机械臂装置及机械抓手装置做出相应的动作，抓取、移动及放置作业对象，驱动关系简单，减少了动力的损失，结构简单，可控性强。
[0011]进一步，所述第一传动轴上设有与其相配的传动块，所述传动块同时滑动设置在所述转动柜上。该技术方案的技术效果在于:传动块接受第一传动轴的动力，在转动柜上上下滑动，将动力元件的旋转运动转换为直线运动，结构简单，传动效率高。
[0012]进一步，所述第二传动轴设置在所述传动块上。该技术方案的技术效果在于:第二传动轴随传动块上下运动，驱动机械臂装置在竖直方向上运动作业，机械臂装置的驱动结构简单，容易控制。
[0013]进一步，所述传动副为三角形传动副，其一个角设置在所述机械臂装置上。该技术方案的技术效果在于:三角形传动副的结构简单、稳定，简化了传动系统的结构，动力损失少，传动效果好。
[0014]进一步，所述传动索包括第一传动索及第二传动索，所述第一传动索的一端与控制系统柜内的动力元件连接，另一端与传动副的另两个角中的一者连接，所述第二传动索的一端与传动副的另两个角中的另一者连接，第二传动索的另一端与机械臂装置的端部连接。该技术方案的技术效果在于:第一传动索、传动副、第二传动索依次连接，将动力元件的动力传递到机械臂装置的尾端，控制机械臂装置做出类似人的手臂的开合动作，移动作业对象，传动结构简单，动作灵活。
[0015]进一步，所述机械臂装置包括依次连接的第一机械臂、第二机械臂、尾臂，以及支撑臂，所述第一机械臂设置在所述转动柜上，所述支撑臂的一端设置在转动柜上，另一端设置在所述第二机械臂上。该技术方案的技术效果在于:第一机械臂、第二机械臂、尾臂依次连接，模拟人的手臂的构造，灵活性强，支撑臂对第一机械臂、第二机械臂、尾臂的连接结构起支撑作用，同时也随之协调动作，完成指定的动作，整个机械臂装置结构稳定、简单，协调性强。
[0016]进一步，所述传动副设置在所述支撑臂上。该技术方案的技术效果在于:传动副的位置相对支撑臂保持不变，随支撑臂同步移动，不产生不必要的自由度，稳定地衔接第一传动索及第二传动索，传动平稳、可靠。
[0017]进一步，所述第二传动索的一端设置在所述传动副上，另一端设置在尾臂上。该技术方案的技术效果在于:第二传动索连接在尾臂上，使得传动装置能够连贯控制整个机械臂装置的动作，结构简单，动力损失少。
[0018]进一步，所述机械抓手装置包括转盘、吊架及抓手，所述转盘设置在所述尾臂上，所述吊架设置在转盘上，所述抓手设置在吊架上。该技术方案的技术效果在于:控制系统控制转盘旋转，使机械抓手装置获得水平方向的旋转自由度，能够调整抓手抓取对象的角度，动作灵活，运动精确。
[0019]本发明提供的一种搬运码垛伺服机械手臂，通过设置在控制系统柜上的转台控制机械臂装置及机械抓手装置获得水平方向的旋转自由度，第一传动轴及第二传动轴两轴共同配合，以及传动副与传动索的传动，使机械臂装置获得竖直方向的自由度，使其能够在竖直方上动作，机械抓手装置设置在机械臂装置上，具备水平方向的旋转自由度，整个装置可在水平和竖直方向上做出转动、移动或复合运动来完成指定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势，整个装置驱动关系简单，传动效率高，传动平稳，动作灵活，准确度高，结构简单、稳定，解决了现有的搬运码垛伺服机械手臂结构复杂、运动不平稳及运动精度低的问题，适于进行推广应用。
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明【具体实施方式】或现有技术中的技术方案，下面将对【具体实施方式】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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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的附图。
[0021]图1为本发明实施例一提供的一种搬运码垛伺服机械手臂的结构示意图；
[0022]图2为本发明实施例一提供的一种搬运码垛伺服机械手臂的结构示意图。
[0023]附图标记:
[0024]1-控制系统柜；2-转动柜； 3-机械臂装置；
[0025]4-机械抓手装置；5-传动装置；6-转台；
[0026]31-第一机械臂；32-第二机械臂；33-尾臂；
[0027]34-支撑臂； 41-转盘；42-吊架；
[0028]43-抓手；51-第一传动轴；52-第二传动轴；
[0029]53-传动副；54-传动块； 55-第一传动索；
[0030]56_第二传动索。
【具体实施方式】
[0031]下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0032]在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0034]图1为本发明实施例一提供的一种搬运码垛伺服机械手臂的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的一种搬运码垛伺服机械手臂的结构示意图。
[0035]实施例一:
[0036]在本实施例的可选方案中，如图1、图2所示，本实施例提供的一种搬运码垛伺服机械手臂，包括控制系统柜1、转动柜2、机械臂装置3、机械抓手装置4及传动装置5;控制系统柜I上设有转台6，转动柜2设置在转台6上，机械臂装置3设置在转动柜2上，机械抓手装置4设置在机械臂装置3上，传动装置5包括第一传动轴51、第二传动轴52、传动副53及传动索。目前的码垛机械手，各驱动装置结构复杂，运动平稳性较差及运动精度不足，难于应用在工艺要求高的场合。在本实施例中，控制系统柜I控制转台6转动，以使转动柜2转动，机械臂装置3及机械抓手装置4因而获得水平方向的旋转自由度，传动装置5接受控制系统柜I内的动力元件的动力，使驱动机械臂装置3获得竖直方向的平移自由度，控制系统控制机械抓手装置4在机械臂装置3上旋转，获得水平方向的旋转自由度，整个装置可在水平和竖直方向上做出转动、移动或复合运动来完成指定的动作，改变被抓持物件的位置和姿态;控制系统柜I的主要作用是支撑机械臂装置3与机械抓手装置4，输出动力及控制整个装置作业，现有技术可以达到。
[0037]在本实施例的可选方案中，进一步地，第一传动轴51穿过转台6与控制系统柜I内的动力元件连接。在本实施例中，第一传动轴51接受动力并驱动机械臂装置3及机械抓手装置4做出相应的动作，抓取、移动及放置作业对象。
[0038]在本实施例的可选方案中，进一步地，第一传动轴51上设有与其相配的传动块54，传动块54同时滑动设置在转动柜2上。在本实施例中，第一传动轴51为丝杠，传动块54为螺母，传动块54活动设置在转动柜2上，将第一传动轴51的转动动力转换为自身的直线运动动力，在转动柜2上上下滑动。
[0039]在本实施例的可选方案中，进一步地，第二传动轴52设置在传动块54上。在本实施例中，第二传动轴52随传动块54上下运动，驱动机械臂装置3在竖直方向上运动作业。
[0040]在本实施例的可选方案中，进一步地，传动副53为三角形传动副53，其一个角设置在机械臂装置3上。在本实施例中，三角形传动副53为现有技术，可在市面购得。
[0041 ]在本实施例的可选方案中，进一步地，传动索包括第一传动索55及第二传动索56，第一传动索55的一端与控制系统柜I内的动力元件连接，另一端与传动副53的另两个角中的一者连接，第二传动索56的一端与传动副53的另两个角中的另一者连接，第二传动索56的另一端与机械臂装置3的端部连接。在本实施例中，第一传动索55、传动副53、第二传动索56依次连接，连贯地将动力元件的动力传递到机械臂装置3上，控制机械臂装置3做出类似人的手臂的动作，移动作业对象。
[0042]在本实施例的可选方案中，进一步地，机械臂装置3包括依次连接的第一机械臂31、第二机械臂32、尾臂33，以及支撑臂34，第一机械臂31设置在转动柜2上，支撑臂34的一端设置在转动柜2上，另一端设置在第二机械臂32上。在本实施例中，第一机械臂31、第二机械臂32、尾臂33依次连接，模拟人的手臂的构造，支撑臂34对此三者的连接结构起支撑作用，同时也随之协调动作，完成指定的动作。
[0043]在本实施例的可选方案中，进一步地，传动副53设置在支撑臂34上。在本实施例中，传动副53的位置相对支撑臂34保持不变，随支撑臂34同步移动，将第一传动索55与第二传动索56衔接起来。
[0044]在本实施例的可选方案中，进一步地，第二传动索56的一端设置在传动副53上，另一端设置在尾臂33上。在本实施例中，第二传动索56连接在尾臂33上，使得动力传递到整个机械臂装置3上。
[0045]在本实施例的可选方案中，进一步地，机械抓手装置4包括转盘41、吊架42及抓手43，转盘41设置在尾臂33上，吊架42设置在转盘41上，抓手43设置在吊架42上。在本实施例中，控制系统控制转盘41旋转，使机械抓手装置4获得水平方向的旋转自由度，同时控制抓手43抓取目标物件。
[0046]实施例二:
[0047]在本实施例的可选方案中，如图1、图2所示，本实施例提供的一种搬运码垛伺服机械手臂，包括控制系统柜1、转动柜2、机械臂装置3、机械抓手装置4及传动装置5;控制系统柜I上设有转台6，转动柜2设置在转台6上，机械臂装置3设置在转动柜2上，机械抓手装置4设置在机械臂装置3上，传动装置5包括第一传动轴51、第二传动轴52及传动索。在本实施例中，整个装置可在水平和竖直方向上做出转动、移动或复合运动来完成指定的动作，改变被抓持物件的位置和姿态。
[0048]区别于实施例一，传动装置5包括第一传动轴51、第二传动轴52及传动索，直接在机械臂装置3上设置定滑轮，传动索经过定滑轮，将动力传递到机械臂装置3上。
[0049]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，包括控制系统柜、转动柜、机械臂装置、机械抓手装置及传动装置;所述控制系统柜上设有转台，所述转动柜设置在转台上，所述机械臂装置设置在转动柜上，所述机械抓手装置设置在机械臂装置上，所述传动装置包括第一传动轴、第二传动轴、传动副及传动索。2.根据权利要求1所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述第一传动轴穿过所述转台与控制系统柜内的动力元件连接。3.根据权利要求2所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述第一传动轴上设有与其相配的传动块，所述传动块同时滑动设置在所述转动柜上。4.根据权利要求3所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述第二传动轴设置在所述传动块上。5.根据权利要求1所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述传动副为三角形传动副，其一个角设置在所述机械臂装置上。6.根据权利要求5所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述传动索包括第一传动索及第二传动索，所述第一传动索的一端与控制系统柜内的动力元件连接，另一端与传动副的另两个角中的一者连接，所述第二传动索的一端与传动副的另两个角中的另一者连接，第二传动索的另一端与机械臂装置的端部连接。7.根据权利要求6所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述机械臂装置包括依次连接的第一机械臂、第二机械臂、尾臂，以及支撑臂，所述第一机械臂设置在所述转动柜上，所述支撑臂的一端设置在转动柜上，另一端设置在所述第二机械臂上。8.根据权利要求7所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述传动副设置在所述支撑臂上。9.根据权利要求8所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述第二传动索的一端设置在所述传动副上，另一端设置在尾臂上。10.根据权利要求1所述的搬运码垛伺服机械手臂，其特征在于，所述机械抓手装置包括转盘、吊架及抓手，所述转盘设置在所述尾臂上，所述吊架设置在转盘上，所述抓手设置在吊架上。
【文档编号】B25J18/04GK106002985SQ201610596869
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月26日
【发明人】黄晓峰, 肖中海, 周业荣
【申请人】青岛北洋天青数联智能股份有限公司