一种机械式手爪及具有该机械式手爪的搬运机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于工业自动化领域，涉及一种用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪，还涉及一种具有所述机械式手爪的搬运机器人。该机械式手爪包括与搬运机械臂连接的连接机构、固定连接于连接机构并沿水平方向延伸的导轨(2)、固定连接于导轨(2)的托盘(3)和沿导轨(2)的延伸方向运动的装卸机构，托盘(3)与装卸机构构成容纳袋装物资的空间。本实用新型用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪提高了装卸效率，减少了环境污染，使操作更加简便，实现农资装卸的机械化和自动化。
【专利说明】
一种机械式手爪及具有该机械式手爪的搬运机器人
技术领域
[0001]本实用新型属于工业自动化领域，具体地，涉及一种用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪，还涉及一种具有所述机械式手爪的搬运机器人。
【背景技术】
[0002]目前，我国袋装物资的仓库搬运和装卸方式主要是靠肩扛和小车拉，装卸工人不仅劳动强度大、工作效率低，而且是在粉尘的环境下工作，易危害身心健康。
[0003]国内外广泛用于袋装物资装卸的设备有两种:真空吸吊式手爪和机械式手爪。对于真空吸吊式手爪，虽操作简单快捷，但不能满足在狭小空间内的装卸要求;对于机械式手爪，由于其手爪普遍弯折的结构，导致无法对密集堆垛的袋装物资进行无损、快捷抓取和装卸。
[0004]综上所述，现有技术中的装卸设备都不太适用于密集堆放的袋装物资的装卸，无法对袋装物资进行无损快捷抓取。
[0005]因此迫切需要一种能满足袋装物资快速而无损装卸和堆垛的机械式手爪。
【发明内容】
[0006]本实用新型针对现有机械式手爪弯折的结构需要操作空间大、手爪直接抓取的方式容易使包装袋破损等问题，提供了一种用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪，采用推动和拉动袋装物资的方式来进行装卸和堆垛，很好地解决了抓取过程中包装袋易破损的难题。
[0007]为实现上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0008]—种用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪，该机械式手爪包括:连接机构、导轨
2、托盘3、装卸机构和驱动机构，托盘3与装卸机构构成容纳袋装物资的空间，其中，
[0009]两根导轨2沿水平方向相互平行布置，一端通过导轨连接横梁18固定连接，另一端通过托盘连接横梁12固定连接；
[0010]所述托盘3包括多根沿竖直方向间隔布置的、与托盘连接横梁12固定连接的“L”形托盘条，所述“L”形托盘条包括竖直部和水平部，所述水平部位于导轨2下方；
[0011 ]所述连接机构固定连接于两根导轨2的上端之间；
[0012]所述装卸机构包括滑块8、连接架9、第一夹板10和第二夹板11，其中，所述滑块8与导轨2滑动连接，所述连接架9为矩形框架结构，其包括第一连接架侧边19、第二连接架侧边20以及分别连接第一连接架侧边19和第二连接架侧边20两端的横梁，第一连接架侧边19与滑块8的下端固定连接，并沿竖直方向间隔设置有多根第一夹板10，第二连接架侧边20沿竖直方向间隔设置有多根第二夹板11，且第一夹板10设置于靠近托盘3的竖直部，第二夹板11设置于远离托盘3的竖直部；
[0013 ] 所述驱动机构包括双向电机13、滚珠丝杠14、螺母15、联轴器16和凸起部17，其中，滚珠丝杠14布置在两根导轨2之间并与导轨2平行，滚珠丝杠14 一端与双向电机13的输出端通过联轴器16固定连接，另一端与固定在导轨连接横梁18内侧的轴承座配合连接，凸起部17固定在第一连接架侧边19上，凸起部17具有通孔，所述螺母15过盈配合地连接至所述凸起部17的通孔内，螺母15套接在滚珠丝杠14上。
[0014]所述连接机构的上端与搬运机械臂可拆卸地连接。
[0015]所述连接机构包括连接部I和支撑架6;
[0016]所述连接部I为圆盘或方盘的盘状结构；
[0017]所述支撑架6为框架结构，包括圆筒7、水平连接板61、竖向连接板62和连接肋板63，其中，圆筒7的上端与连接部I的下端固定连接，所述圆筒7的下端与水平连接板61固定连接，水平连接板61的下端与竖直连接板62的上端固定连接，竖直连接板62的下端与导轨2固定连接，所述水平连接板61的上端还固定连接有从圆筒7向边缘延伸的连接肋板63。
[0018]所述连接部I外缘设有螺栓连接孔，通过螺栓与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。
[0019]所述连接部I通过磁力与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。
[0020]连接部I中心设有通孔4，水平连接板61的中心设有孔，并且圆筒7的内孔分别与连接部I的通孔4和水平连接板61上的孔相对应。
[0021]所述第一夹板10与第二夹板11之间的间距大于等于袋装物资的宽度，且大于等于托盘3水平部的长度。
[0022]所述装卸机构上还设有位置传感器5，位置传感器5连接于第二连接架侧边20上。
[0023]所述机械手爪还包括控制器，位置传感器5和/或双向电机13电连接于控制器，根据位置传感器5的信号，控制器发出使双向电机13运动或停止的信号。
[0024]—种具有用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪的搬运机器人。
[0025]本实用新型的有益效果在于:
[0026]本实用新型的用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪采用直夹板进行垂直和水平运动，使得机械式手爪的运动所需的空间小，没有其他阻碍，具有抓取可靠、移动灵活等特点；同时，采用双向电机，利用其正反转，便能实现对袋装物资的装、卸两个步骤。在农资装卸场合代替人工搬运，减轻了装卸工人的劳动强度，提高装卸效率，减少环境污染，使操作更加简便，实现农资装卸的机械化和自动化。
【附图说明】
[0027]图1是本实用新型的用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪的结构示意图。
[0028]图2是本实用新型的用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪另一角度的结构示意图。
[0029]附图标记
[0030]I 连接部2 导轨
[0031]3 托盘4 通孔
[0032]5 位置传感器6 支撑架
[0033]61 水平连接板62 竖向连接板
[0034]63 连接肋板
[0035]7 圆筒8 滑块
[0036]9连接架10第一夹板
[0037]11第二夹板12托盘连接横梁
[0038]13双向电机14滚珠丝杠
[0039]15螺母16联轴器
[0040]17凸起部18导轨连接横梁[0041 ]19第一连接架侧边20第二连接架侧边
【具体实施方式】
[0042]下面结合附图，对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0043]如图1-2所示，本实用新型的用于装卸和堆垛袋装物资的机械式手爪包括:连接机构、导轨2、托盘3、装卸机构和驱动机构。其中，托盘3与装卸机构构成容纳袋装物资的空间。
[0044]两根导轨2沿水平方向相互平行布置，一端通过导轨连接横梁18固定连接，另一端通过托盘连接横梁12固定连接。
[0045]托盘3包括多根沿竖直方向间隔布置的、与托盘连接横梁12固定连接的“L”形托盘条，所述“L”形托盘条包括竖直部和水平部，所述水平部位于导轨2下方。采用间隔设置多根托盘条的方式代替整体托盘能够有效减轻机械手爪重量，减少功耗。
[0046]连接机构固定连接于两根导轨2的上端之间，连接机构的上端与搬运机械臂可拆卸地连接，连接机构包括连接部I和支撑架6。连接部I优选为圆盘或方盘的盘状结构，中心设有通孔4。连接部I外缘优选设有螺栓连接孔，通过螺栓与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。可选地，连接部I也可以通过磁力与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。支撑架6为框架结构，包括圆筒7、水平连接板61、竖向连接板62和连接肋板63，其中，圆筒7的上端与连接部I的下端固定连接，所述圆筒7的下端与水平连接板61固定连接，水平连接板61的中心设有孔，并且圆筒7的内孔分别与连接部I的通孔4和水平连接板61上的孔相对应，便于用于连接的线束穿过，使整体结构更紧凑，同时通孔的设置可以减轻整体重量。水平连接板61的下端与竖直连接板62的上端固定连接，竖直连接板62的下端与导轨2固定连接。所述水平连接板61的上端还固定连接有从圆筒7向边缘延伸的连接肋板63，以提升连接机构整体的结构强度。
[0047]装卸机构包括滑块8、连接架9、第一夹板10和第二夹板11。其中，所述滑块8与导轨2滑动连接，使滑块8能够沿着导轨2的延伸方向滑动。所述连接架9为矩形框架结构，其包括第一连接架侧边19、第二连接架侧边20以及分别连接第一连接架侧边19和第二连接架侧边20两端的横梁，第一连接架侧边19与滑块8的下端固定连接，并沿竖直方向间隔设置有多根第一夹板10，第二连接架侧边20沿竖直方向间隔设置有多根第二夹板11，且第一夹板10设置于靠近托盘3的竖直部，第二夹板11设置于远离托盘3的竖直部，所述第一夹板10与第二夹板11之间的间距大于等于袋装物资的宽度，且大于等于托盘3水平部的长度。
[0048]驱动机构包括双向电机13、滚珠丝杠14、带法兰边的螺母15、联轴器16和凸起部17。其中，滚珠丝杠14布置在两根导轨2之间并与导轨2平行，滚珠丝杠14一端与双向电机13的输出端通过联轴器16固定连接，另一端与固定在导轨连接横梁18内侧的轴承座配合连接。凸起部17固定在第一连接架侧边19上，凸起部17具有通孔，所述螺母15过盈配合地连接至所述凸起部17的通孔内，螺母15套接在滚珠丝杠14上，通过双向电机13驱动装卸装置沿导轨2运动。当双向电机13驱动滚珠丝杠14转动时，螺母15带动装卸机构远离或接近双向电机13 ο
[0049]所述装卸机构上还设有位置传感器5，位置传感器5连接于第二连接架侧边20上，也可根据具体场合而位于装卸机构的不同位置，主要用于感应和测量装卸机构与袋装物资的相对位置。
[0050]所述机械手爪还包括控制器，位置传感器5和/或双向电机13电连接于控制器，根据位置传感器5的信号，控制器发出使双向电机13运动或停止的信号，以实现自动装卸。
[0051]本实用新型还提供一种搬运机器人，该搬运机器人包括上述机械手爪。
[0052]本实用新型的用于装卸袋装物资的机械式手爪的工作过程如下:
[0053]通过连接部I将本实用新型的用于装卸袋装物资的机械式手爪连接至搬运机器人的机械臂上。
[0054]工作时，双向电机13带动滚珠丝杠14转动，螺母15和凸起部17沿导轨2的延伸方向运动，从而进一步带动装卸机构沿导轨2向外移动到最远端；
[0055]然后搬运机器人驱动机械式手爪运动，在位置传感器5找到袋装物资之间的竖直方向的缝隙后，搬运机器人驱动机械式手爪的第二夹板11运动到所述缝隙的上方，之后驱动第二夹板11向下运动，使第二夹板11插入到缝隙之中；
[0056]当下降到合适深度后，双向电机13反转，第二夹板11在驱动力的带动下沿导轨2往回移动，从而拉动袋装物资将其移动到托盘3上。
[0057]机器人的搬运机械臂对装有袋装物资的机械式手爪进行移动，当到达码放位置时，第一夹板10在双向电机13的驱动力的作用下推动袋装物资离开托盘3，从而实现了对袋装物资的装卸和堆垛。
【主权项】
1.一种机械式手爪，其特征在于: 该机械式手爪包括:连接机构、导轨(2)、托盘(3)、装卸机构和驱动机构，托盘(3)与装卸机构构成容纳袋装物资的空间，其中， 两根导轨(2)沿水平方向相互平行布置，一端通过导轨连接横梁(18)固定连接，另一端通过托盘连接横梁(12)固定连接； 所述托盘(3)包括多根沿竖直方向间隔布置的、与托盘连接横梁(12)固定连接的“L”形托盘条，所述“L”形托盘条包括竖直部和水平部，所述水平部位于导轨(2)下方； 所述连接机构固定连接于两根导轨(2)的上端之间； 所述装卸机构包括滑块(8)、连接架(9)、第一夹板(10)和第二夹板(11)，其中，所述滑块(8)与导轨(2)滑动连接，所述连接架(9)为矩形框架结构，其包括第一连接架侧边(19)、第二连接架侧边(20)以及分别连接第一连接架侧边(19)和第二连接架侧边(20)两端的横梁，第一连接架侧边(19)与滑块(8)的下端固定连接，并沿竖直方向间隔设置有多根第一夹板(10)，第二连接架侧边(20)沿竖直方向间隔设置有多根第二夹板(11)，且第一夹板(10)设置于靠近托盘(3)的竖直部，第二夹板(11)设置于远离托盘(3)的竖直部； 所述驱动机构包括双向电机(13)、滚珠丝杠(14)、螺母(15)、联轴器(16)和凸起部(17)，其中，滚珠丝杠(14)布置在两根导轨(2)之间并与导轨(2)平行，滚珠丝杠(14)一端与双向电机(13)的输出端通过联轴器(16)固定连接，另一端与固定在导轨连接横梁(18)内侧的轴承座配合连接，凸起部(17)固定在第一连接架侧边(19)上，凸起部(17)具有通孔，所述螺母(15)过盈配合地连接至所述凸起部(17)的通孔内，螺母(15)套接在滚珠丝杠(14)上。2.根据权利要求1所述的机械式手爪，其特征在于: 所述连接机构的上端与搬运机械臂可拆卸地连接。3.根据权利要求1所述的机械式手爪，其特征在于: 所述连接机构包括连接部(I)和支撑架(6); 所述连接部(I)为圆盘或方盘的盘状结构； 所述支撑架(6)为框架结构，包括圆筒(7)、水平连接板(61)、竖向连接板(62)和连接肋板(63)，其中，圆筒(7)的上端与连接部(I)的下端固定连接，所述圆筒(7)的下端与水平连接板(61)固定连接，水平连接板(61)的下端与竖直连接板(62)的上端固定连接，竖直连接板(62)的下端与导轨(2)固定连接，所述水平连接板(61)的上端还固定连接有从圆筒(7)向边缘延伸的连接肋板(63)。4.根据权利要求3所述的机械式手爪，其特征在于: 所述连接部(I)外缘设有螺栓连接孔，通过螺栓与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。5.根据权利要求3所述的机械式手爪，其特征在于: 所述连接部(I)通过磁力与机器人的搬运机械臂可拆卸地连接。6.根据权利要求3所述的机械式手爪，其特征在于: 连接部(I)中心设有通孔(4)，水平连接板(61)的中心设有孔，并且圆筒(7)的内孔分别与连接部(I)的通孔(4)和水平连接板(61)上的孔相对应。7.根据权利要求1所述的机械式手爪，其特征在于: 所述第一夹板(10)与第二夹板(11)之间的间距大于等于袋装物资的宽度，且大于等于托盘(3)水平部的长度。8.根据权利要求1所述的机械式手爪，其特征在于: 所述装卸机构上还设有位置传感器(5)，位置传感器(5)连接于第二连接架侧边(20)上。9.根据权利要求8所述的机械式手爪，其特征在于: 所述机械手爪还包括控制器，位置传感器(5)和/或双向电机(13)电连接于控制器，根据位置传感器(5)的信号，控制器发出使双向电机(13)运动或停止的信号。10.一种搬运机器人，其特征在于:该搬运机器人具有如权利要求1-9之一所述的机械式手爪。
【文档编号】B25J15/08GK205572457SQ201620271782
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月5日
【发明人】迟瑞娟, 王文卓, 谢庆, 白智敏, 陈燕呢
【申请人】中国农业大学