专利名称：一种多功能机械手爪的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多功能机械手爪，可安装于机器人上，用于一次抓取多个物体，并将这其进行整理，达到移动并整理、摆放物体的目的。
背景技术：
在生产线、仓库、码头，砖厂等场合广泛使用机器人的机械手爪将块状物体抓取起来，在移动摆放到指定位置。由于采用计算机控制机械手爪的操作，其过程精确、快速，较人工操作省时、省力。机械手爪抓取物体时，先在垂直目标物体方向上抓取物体，将物体移动到目标位置后将物体放开。现有的机械手爪跟据手爪的数量分为单手爪与多手爪。单手爪一次只能抓取一个物体，其工作效率较低，不适合用于大量物体的抓取。多手爪虽能一次抓取多个物体，但是因为所有手爪都由一套连动机构来控制，在抓取多个物体时会由于块状物体的形状差别，手爪不能同时夹紧多块物体或者为了夹紧多块物体增加手爪的夹紧力将物体夹坏。同时在一些场合需要将夹取的物体移动到指定位置，进行整理摆放后包装，现有的机械手爪无法满足上述要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能机械手爪，该手爪能够一次抓取并夹紧多个物体，将物体移动到指定位置后，能对多个物体进行整理摆放。为了解决上述技术问题，本发明提供一种多功能机械手爪，其包括多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪；各对左、右抓取爪适于相对位移，左、右整理爪适于相对位移，前、后爪适于相对位移，且左、右整理爪与前、后爪适于构成矩形框体。为了解决上述技术问题，本发明提供了另一种多功能机械手爪，其包括骨架，多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪，以及沿骨架长度方向设置的第一、第二对导轨。所述左抓取爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在所述的第一对导轨上，右抓取爪固定于该第一对导轨上，各左抓取爪的顶部固定在一传动杆上，该传动杆与一液压缸的活塞传动连接；所述左整理爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在该第二对导轨上，右整理爪固定在第二对导轨上，左、右整理爪平行对齐设置；骨架上还设有适于与所述第二对导轨构成矩形的第三对导轨；前爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在该第三对导轨上，后爪固定在该第三对导轨上，前爪与右整理爪分别与其他两个液压缸的活塞传动连接。各左抓取爪的中下部的右侧面上设有摩擦片，右抓取爪的中下部的左侧面上设有弹性元件。左抓取爪与右抓取爪通过螺栓分别与滑块、限位板连接，安装与拆卸方便，可以根据抓取物体的数量增加或者减少左抓取爪与右抓取爪的个数。在每个左抓取爪、前爪及右整理爪上分别设有用于检测左、右抓取爪，前、后爪以及左、右整理爪的间距的激光传感器。
上述多功能机械手爪的工作方法，其包括
A、通过一机器人控制机械手爪移动至多个物体上方并降下直至将所述物体嵌入至各对左、右抓取爪之间，然后驱动各左抓取爪向相应的右抓取爪位移并夹紧多个物体；
B、机器人升起机械手爪并移动至指定位置，降下机械手爪，并控制左抓取爪远离右抓取爪，松开物体，即完成多个物体的搬运；
C、控制前爪向后爪位移，右整理爪向左整理爪位移，将所述多个物体夹紧在所述左、右整理爪与前、后爪构成的矩形框体内；
D、机器人升起机械手爪并移动至存放或者包装工位，并放下所述多个物体。本发明另提供了一种机器人，其包括机械臂、设于该机械臂上的机械手爪，该机械手爪包括多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪；各对左、右抓取爪适于相对位移，左、右整理爪适于相对位移，前、后爪适于相对位移，左、右整理爪与前、后爪适于构成矩形框体。所述机器人的工作方法包括
a、通过机械臂控制机械手爪移动至多个物体上方并降下直至将所述物体嵌入至各对左、右抓取爪之间，然后驱动各左抓取爪向右抓取爪位移并夹紧多个物体；
b、机械臂升起机械手爪并移动至指定位置，降下机械手爪，并控制左抓取爪远离右抓取爪，松开物体，即完成多个物体的搬运；
C、控制前爪向后爪位移，右整理爪向左整理爪位移，将所述多个物体夹紧在所述左、右整理爪与前、后爪构成的矩形框体内；
d、机械臂升起机械手爪并移动至存放或者包装工位，并放下所述多个物体。相对于现有技术，本发明具有的技术效果是(1)本发明中的多功能机械手爪包括抓取手爪与整理手爪，既能抓取、移动物体至指定位置，又能将物体进行整理、排列，然后摆放整齐；(2)多功能机械手爪包括多个抓取手爪，能同时抓取多个物体并移动至指定位置；(3)各左抓取爪上设有摩擦片，能够增加抓取物体时的摩擦力，增强抓取手爪对各种物体的适应能力；(4)各右抓取爪上设有弹性元件，在抓取多个物体时不会因为块状物体的形状差别，手爪无法同时夹紧多块物体；同时也不会为了夹紧多块物体增加手爪的夹紧力将物体夹坏；(5)采用机械手爪的机器人能够一次完成对多个物体的抓取与整理、搬运，提高了企业的生产效率。
为了清楚说明本发明的创新原理及其相比于现有产品的技术优势，下面借助于附图通过应用所述原理的非限制性实例说明两个可能的实施例。在图中
图1为实施例1的多功能机械手爪的轴测 图2为实施例1的多功能机械手爪的翻转轴测 图3为实施例1的多功能机械手爪的底面 图4为实施例2的多功能机械手爪的轴测 图5为实施例2的多功能机械手爪的翻转轴测 图6为实施例2的多功能机械手爪的底面图。
具体实施例方式实施例1
如图1与图2所示，本实施例的安装于机器人上的多功能机械手爪包括骨架1，第一接头2，左抓取爪3，右抓取爪4，左整理爪5，右整理爪6，前爪7，后爪8，激光传感器9，摩擦片10，弹性元件11，第一对导轨12，第二对导轨13，第三对导轨14，第一滑块15，第二滑块16，第三滑块17，限位板18，限位块19，传动杆20，第二接头21，第三接头22，第一液压缸23，第二液压缸24，第三液压缸25。多功能机械手爪的骨架I上平行设有六个左抓取爪3与右抓取爪4，其中六个左抓取爪3与对应的第一滑块15连接，第一滑块15安装在第一对导轨12上并可沿其滑动，第一对导轨12通过标准螺栓与骨架I连接，六个右抓取爪4与限位块19连接，限位块19安装于第一对导轨12上并卡在限位板18的凹槽中，限位块19通过标准螺栓与骨架I连接，左抓取爪3中下部的右侧面上设有摩擦片10，右抓取爪4中下部的右侧面上设有弹性元件11，骨架I上设有第一液压缸23，其通过传动杆20、第一接头2与六个左抓取爪3连接，当第一液压缸23工作时，通过传动杆20、第一接头2带动六个左抓取爪3往复运动，与六个固定的右抓取爪4 一起完成抓取、释放物体的动作。如图3所示，然后由第二液压缸24通过第二接头21控制左整理爪5利用第二滑块16沿着第二对导轨13向右整理爪6运动，由第三液压缸25通过第三接头22控制前爪7利用第三滑块17沿着第三对导轨14向后爪8运动，右整理爪6固定在第二对导轨13上，后爪8固定在第三对导轨14上，将多个物体夹紧在所述矩形框体内。如图1所示，在六个左抓取爪3上设有激光传感器9，用于测量左抓取爪与右抓取爪之间的距离及手爪与地面或者物体的距离，将测量信号通过导线传给机器人的电脑，用于判断左右抓取手爪的间距及手爪与地面或者物体的距离，能实现机器人电脑对左右抓取手爪移动距离的精确控制。如图2所示，在左整理爪5与前爪7上也设有同样的激光传感器9，用于测量左右整理爪之间、前后爪的间距及手爪与地面或者物体的距离，方便机器人电脑控制。上述多功能机械手爪的工作方法包括首先根据激光传感器9的信号，由第一液压缸23通过传动杆20、第一接头2带动六个左抓取爪3由第一滑块15沿第一对导轨12移动，调整其与对应的右抓取爪4的距离，以适合抓取物体的尺寸，机器人控制多功能机械手爪移动至多个物体上方并降下，由激光传感器9感知手爪与物体边界的距离以及手爪与地面间的距离，适合抓取时，由第一液压缸23通过传动杆20、第一接头2带动六个左抓取爪3，利用第一滑块15沿第一对导轨12分别朝向六个右抓取爪4运动，右抓取爪4由限位板18与限位块19固定在第一对导轨12上，左右抓取手爪收拢，由摩擦片10与弹性元件11夹紧物体。然后机器人升起多功能机械手爪并移动至指定位置，降下多功能机械手爪，由第一液压缸23通过传动杆20、第一接头2带动六个左抓取爪3远离六个右抓取爪4，松开物体完成多个物体的搬运。然后机器人电脑根据整理手爪上的激光传感器9感知物体摆放的位置，然后由第三液压缸25通过第三接头22控制前爪7利用第三滑块17沿着第三对导轨14向后爪8运动，由第二液压缸24通过第二接头21控制左整理爪5利用第二滑块16沿着第二对导轨13向右整理爪6运动，后爪8固定在第三对导轨14上，右整理爪6固定在第二对导轨13上，通过上述手爪的运动将多个物体夹紧在所述矩形框体内。最后根据物体放置的次序，由第三液压缸25通过第三接头22控制前爪7或者由第二液压缸24控制左整理爪5移动，使得由左整理爪5与右整理爪6或者由前爪7与后爪8将整理后的多个物体夹紧移动至指定位置进行摆放或者包装，如此重复进行。左抓取爪3中下部的右侧面上设有摩擦片10，能够增加抓取物体时的摩擦力，增强抓取手爪对各种物体的适应能力。右抓取爪4中下部的右侧面上设有弹性元件11，在抓取多个物体时不会因为块状物体的形状差别，手爪无法同时夹紧多块物体；同时也不会为了夹紧多块物体增加手爪的夹紧力将物体夹坏。实施例2
见图4至6，本实施例提供的多功能机械手爪，相对于实施例1的变型之处在于
如图4、图5所示，在六个右抓取爪4与第一对导轨12之间设有第四滑块31，使得六个右抓取爪可以在第一对导轨12上自由滑动。在骨架I上设有第一液压缸23，六个右抓取爪4通过第二传动杆34及第四接头33与第四液压缸32连接，第二传动杆34穿过了六个左抓取爪3的通孔35，当第四液压缸32工作时，六个右抓取爪4可以相对左抓取爪3运动，其运动方式由机器人电脑控制。此改进能够增大左抓取爪3与右抓取爪4之间的最大距离，适应更大的物体；同时通过自由调节左抓取爪3与右抓取爪4的运动，使得抓取物体过程更灵活，提高了抓取的准确率与抓取速度。如图6所示，在右整理爪6上设有第五接头37，后爪8上设有第六接头38。骨架I上设有第五液压缸36通过第五接头37控制右整理爪6，使其可以通过第五滑块40在第二对导轨13上滑动。骨架I上设有第六液压缸39通过第六接头38控制后爪8，使其可以通过第六滑块41在第三对导轨14上滑动。当液压缸工作时，左整理爪5可以相对右整理爪6运动，后爪8可以相对前爪7运动，其运动方式可以由机器人电脑控制。此改进能够增大左整理爪5与右整理爪6的最大间距以及前爪7与后爪8的最大间距，以适应更大的物体；同时通过自由调节左、右整理爪与前、后爪的运动，使得整理物体过程更灵活、方便，提高了整理的准确率与整理速度。实施例3
本实施例的变型之处在于用六个独立气缸替换所述的第一液压缸23，第二液压缸24，第三液压缸25，第四液压缸32，第五液压缸36及第六液压缸39，在骨架I上设有小型气泵及高压储气罐，利用气压作为机械手爪的动力源，控制速度更快，管路布置方便，方便根据物体的种类调节储气罐气压，改变机械手爪的抓紧力。实施例4
本实例的变型之处在于骨架I上不再设有液压缸及传动杆，由不同长度的六个齿条分别与左抓取爪、右抓取爪、左整理爪、右整理爪、前爪、后爪的上部固定连接，在骨架I上设有六个伺服电动机，电动机转子头部设有小齿轮，小齿轮分别与上述的六个齿条啮合配合，当伺服电动机工作时，转子带动小齿轮旋转，小齿轮带动齿条移动，其移动方向与伺服电动机转子转向有关，通过控制伺服电动机正反转可以改变齿条左右移动，移动距离由伺服电动机工作时间决定。该方案利用伺服电动机控制机械手爪运动，控制过程灵敏，可以精确控制手爪的移动距离，对于抓取要求较高的物体适应能力强。对于应用本发明创新原理的实施例的上述说明是为了在这里要求的专有权利范围内提供所述原理的非限制性实例。例如可以根据手爪体的尺寸调整液压缸的位置，根据抓取手爪的位置调整传动杆与接头的位置，根据整理手爪的位置调整滑块及导轨的位置，在左、右抓取手爪上都布置摩擦片或弹性元件，在四个整理手爪上都布置摩擦片或弹性元件，根据应用场合的不同增加或减少抓取手爪及整理手爪的个数等。
权利要求
1.一种多功能机械手爪，其特征在于包括多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪；各对左、右抓取爪适于相对位移，左、右整理爪适于相对位移，前、后爪适于相对位移，且左、右整理爪与前、后爪适于构成矩形框体。
2.一种多功能机械手爪，其特征在于包括骨架，多对相邻平行排列的左、右抓取爪， 左、右整理爪，前、后爪，以及沿骨架长度方向设置的第一、第二对导轨；所述左抓取爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在所述的第一对导轨上，右抓取爪固定于该第一对导轨上，各左抓取爪的顶部固定在一传动杆上，该传动杆与一液压缸的活塞传动连接；所述左整理爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在第二对导轨上，右整理爪固定在该第二对导轨上，左、右整理爪平行对齐设置；骨架上还设有适于与所述第二对导轨构成矩形的第三对导轨；前爪的顶部两端分别通过滑块滑动配合在该第三对导轨上，后爪固定在该第三对导轨上，前爪与右整理爪分别与其他两个液压缸的活塞传动连接。
3.根据权利要求2所述的多功能机械手爪，其特征包括各左抓取爪的中下部的右侧面上设有摩擦片，右抓取爪的中下部的左侧面上设有弹性元件。
4.根据权利要求2所述的多功能机械手爪，其特征包括在每个左抓取爪、前爪及右整理爪上分别设有用于检测左、右抓取爪，前、后爪以及左、右整理爪的间距的激光传感器。
5.根据权利要求2所述的多功能机械手爪的工作方法，其特征包括如下步骤A、通过一机器人控制机械手爪移动至多个物体上方并降下直至将所述物体嵌入至各对左、右抓取爪之间，然后驱动各左抓取爪向相应的右抓取爪位移并夹紧多个物体；B、机器人升起机械手爪并移动至指定位置，降下机械手爪，并控制左抓取爪远离右抓取爪，松开物体，即完成多个物体的搬运；C、控制前爪向后爪位移，右整理爪向左整理爪位移，将所述多个物体夹紧在所述左、右整理爪与前、后爪构成的矩形框体内；D、机器人升起机械手爪并移动至存放或者包装工位，并放下所述多个物体。
6.一种机器人，其包括机械臂、设于该机械臂上的机械手爪，其特征在于该机械手爪包括多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪；各对左、右抓取爪适于相对位移，左、右整理爪适于相对位移，前、后爪适于相对位移， 左、右整理爪与前、后爪适于构成矩形框体。
7.根据权利要求6所述的机器人的工作方法，其特征在于包括a、通过机械臂控制机械手爪移动至多个物体上方并降下直至将所述物体嵌入至各对左、右抓取爪之间，然后驱动各左抓取爪向右抓取爪位移并夹紧多个物体；b、机械臂升起机械手爪并移动至指定位置，降下机械手爪，并控制左抓取爪远离右抓取爪，松开物体，即完成多个物体的搬运；C、控制前爪向后爪位移，右整理爪向左整理爪位移，将所述多个物体夹紧在所述左、右整理爪与前、后爪构成的矩形框体内；d、机械臂升起机械手爪并移动至存放或者包装工位，并放下所述多个物体。
全文摘要
本发明涉及一种多功能机械手爪，其包括多对相邻平行排列的左、右抓取爪，左、右整理爪，前、后爪；左、右整理爪与前、后爪适于构成矩形框体；各对左、右抓取爪适于相对位移，左、右整理爪适于相对位移，前、后爪适于相对位移；该机械手爪既能抓取、移动多个物体至指定位置，又能将物体进行整理、排列，然后摆放整齐；左抓取爪上设有摩擦片，右抓取爪上设有弹性元件，既能增加抓取物体时的摩擦力，又能增强抓取手爪对各种物体的适应能力；采用该机械手爪的机器人能够一次完成对多个物体的抓取、整理与搬运，提高了企业的生产效率。
文档编号B25J15/10GK103042534SQ20131001821
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月18日 优先权日2013年1月18日
发明者骆敏舟, 孙继斌, 陈赛旋, 赵贤相 申请人:江苏中科友特机器人科技有限公司