端拾器和机器人搬运系统的制作方法

本实用新型涉及物流技术领域，特别涉及一种端拾器和机器人搬运系统。

背景技术：

端拾器是连接在机器人或机械手上的抓取装置，其利用真空吸盘或夹钳与被抓取物接触，将被抓取物从一个位置搬运到指定位置。例如，可以使用六轴机器人通过端拾器拾取商品来实现商品无人拆垛、码垛的工作。

图1示出了现有技术中一种端拾器的结构示意图。图2示出了与图1所示的端拾器配合使用的六轴机器人的结构示意图。该端拾器与六轴机器人配合使用形成机器人搬运系统。如图1所示，该端拾器以20mm×20mm的型材形成基础框架10。形成基础框架10的型材上具有T型槽11，通过螺栓和与螺栓配合的、设置在T型槽11内的螺母将框架分支20连接在基础框架10上。在框架分支20上固定设置真空吸盘30。端拾器的两个吸盘列中每个吸盘列内各真空吸盘30之间的距离可以通过位置调节装置40进行调节，使端拾器能调整两个工作状态。如图2所示，用于使真空吸盘30形成真空的真空发生器60安装在六轴机器人50的第三轴上。六轴机器人50的输出端51与基础框架10连接。

在实现本实用新型的过程中，设计人员发现，以上现有技术的端拾器及机器人搬运系统具有如下不足之处：

1、该端拾器仅能自动调整两个工作状态，工作状态变化较少，难以同时适应多种规格包装的物流需求。现以纸箱70为例结合图3和图4说明如下。如图3所示，如果多个真空吸盘30在纸箱70的待抓取表面分布得较为分散，则抓取效果较好，纸箱不易损坏；如图4所示，如果多个真空吸盘30在纸箱70的待抓取表面分布得较为密集，则抓取效果不好，纸箱易损坏。因此，端拾器的多个真空吸盘30之间的距离决定了端拾器可以适应的纸箱、塑料包裹等包装的大小，前述端拾器因只有两个工作状态，能适应的包装的尺寸较为受限。

2、形成基础框架10的型材在受到较大外力时，T型槽11会被撕裂，造成端拾器损坏。

3、在将框架分支20组装于基础框架10上时，螺母在T型槽11内自由滑动，没有安装基准，生产工艺难度大，设计尺寸和装配尺寸偏差较大。

4、真空发生器60安装在机器人50的第三轴上，距离真空吸盘30较远，负压值损失较大。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种端拾器和机器人搬运系统，旨在提高端拾器对包装尺寸的适应性。

本实用新型第一方面提供一种端拾器，包括第一安装架、两个第二安装架、多个真空吸盘、列间位置调节机构和列内位置调节机构，所述两个第二安装架可移动地设置于所述第一安装架上，所述多个真空吸盘形成分别安装于两个所述第二安装架上的两个吸盘列，所述列间位置调节机构调节所述两个第二安装架的距离以调节所述两个吸盘列之间的距离，两个所述列内位置调节机构与所述两个吸盘列一一对应地设置，所述列内位置调节机构用于调节对应的吸盘列中相邻的真空吸盘之间的距离。

进一步地，所述列间位置调节机构包括列间驱动机构，所述列间驱动机构与所述两个第二安装架分别驱动连接。

进一步地，所述列间驱动机构包括与所述两个第二安装架一一对应地驱动连接的两个第一致动器。

进一步地，所述列间位置调节机构包括第一导轨和第一导向元件，所述第一导轨设置于所述第一安装架上，所述第一导向元件与所述第一导轨导向配合地设置于所述第一导轨上，所述第二安装架与所述第一导向元件连接。

进一步地，所述第一安装架包括第一安装板、平行设置于所述第一安装板下方的第二安装板和连接所述第一安装板与所述第二安装板的多个连接柱，所述列间驱动机构设置于所述第一安装板与所述第二安装板之间，所述第一安装板包括与机器人的输出端连接的机器人连接部，所述第二安装架安装于所述第二安装板上。

进一步地，所述第二安装板包括中空部，所述中空部沿垂直于所述吸盘列的方向延伸，所述列间驱动机构还包括穿设于所述中空部的第一接头连接板和与所述第一接头连接板间隙配合地连接的第一浮动接头，所述列间驱动机构与所述第一浮动接头连接，所述第一接头连接板与所述第二安装架连接。

进一步地，所述列内位置调节机构包括设置于所述第二安装架上的列内驱动机构，所述列内驱动机构与对应的吸盘列的至少部分真空吸盘驱动连接。

进一步地，所述列内驱动机构位于所述两个吸盘列之间。

进一步地，所述列内驱动机构包括两个第二致动器，所述吸盘列包括顺次设置的三个真空吸盘，所述两个第二致动器分别与所述三个真空吸盘中位于外侧的两个真空吸盘一一对应地驱动连接。

进一步地，所述两个第二致动器上下分层设置。

进一步地，所述第二安装架包括第三安装板，所述列内位置调节机构设置于所述第三安装板上，所述第三安装板上设置有定位结构，所述列内驱动机构通过所述定位结构定位于所述第三安装板上。

进一步地，所述列内位置调节机构包括第二导轨和第二导向元件，所述第二导轨设置于所述第二安装架上，所述第二导向元件与所述第二导轨导向配合地设置于所述第二导轨上，所述真空吸盘与所述第二导向元件连接。

进一步地，所述列内位置调节机构包括第二导轨和第二导向元件，所述第二导轨设置于所述第二安装架上，所述第二导向元件与所述第二导轨导向配合地设置于所述第二导轨上，所述真空吸盘与所述第二导向元件连接，所述列内位置调节机构还包括第二接头连接板和与所述第二接头连接板间隙配合地连接的第二浮动接头，所述第二致动器与所述第二浮动接头连接，所述第二接头连接板与所述第二导向元件连接。

进一步地，所述端拾器还包括真空发生器，所述真空发生器设置于所述第一安装架或所述第二安装架上。

本实用新型第二方面提供一种机器人搬运系统，包括机器人和端拾器，所述端拾器为本实用新型第一方面中任一项所述的端拾器，所述机器人的输出端与所述端拾器的第一安装架连接。

基于本实用新型提供的端拾器和机器人搬运系统，该端拾器能通过列间位置调节机构调节不同列的真空吸盘之间的距离，通过列内位置调整机构调节同一个吸盘列的相邻的真空吸盘之间的距离，相对于现有技术而言，真空吸盘可以变化更多个位置，从而端拾器可在更多个不同的工作状态下工作，提高了端拾器对包装尺寸的适应性。该端拾器与机器人配合形成机器人搬运系统，机器人在不更换端拾器的情况下，可适用更多尺寸的包装的抓取工作，提高了机器人在物流工作中的适应性，同时也提高了机器人的工作效率。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为现有技术的端拾器的结构示意图。

图2为与图1所示的端拾器配合使用的六轴机器人的结构示意图。

图3为多个真空吸盘在纸箱的待抓取表面上分布较为分散时的示意图。

图4为多个真空吸盘在纸箱的待抓取表面上分布较为密集时的示意图。

图5为本实用新型实施例的端拾器的立体结构示意图。

图6为图5所示实施例的端拾器中列内位置调节机构与对应的第二安装架和吸盘列的一个方向的连接结构示意图。

图7为图5所示实施例的端拾器中列内位置调节机构与对应的第二安装架和吸盘列的另一个方向的连接结构示意图。

图8为图5所示实施例的端拾器中列内位置调节机构与对应的第二安装架的分解结构示意图。

图9为列内位置调节机构中第二浮动接头与第二接头连接板在未组装状态下的一个方向的结构示意图。

图10为列内位置调节机构中第二浮动接头与第二接头连接板在未组装状态下的另一个方向的结构示意图。

图11为列内位置调节机构中第二浮动接头与第二接头连接板在组装状态下的立体结构示意图。

图12为图5所示的端拾器在第一工作状态下的结构示意图。

图13为图5所示的端拾器在第二工作状态下的结构示意图。

图14为图5所示的端拾器在第三工作状态下的结构示意图。

图15为图5所示的端拾器在第四工作状态下的结构示意图。

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一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

图5至图15示出了本实用新型实施例的端拾器的结构。

如图1至图15所示，该实施例的端拾器包括第一安装架100、两个第二安装架200、多个真空吸盘300、列间位置调节机构400和列内位置调节机构500。两个第二安装架200可移动地设置于第一安装架100上。多个真空吸盘300形成分别安装于两个第二安装架200上的两个吸盘列。列间位置调节机构400调节两个第二安装架200的距离以调节两个吸盘列之间的距离。两个列内位置调节机构500与两个吸盘列一一对应地设置。列内位置调节机构500用于调节对应的吸盘列中相邻的真空吸盘300之间的距离。

该端拾器能通过列间位置调节机构调节不同列的真空吸盘300之间的距离，通过列内位置调整机构调节同一个吸盘列的相邻的真空吸盘300之间的距离，相对于现有技术而言，真空吸盘300可以变化更多个位置，从而端拾器可在多个不同的工作状态下工作，提高了端拾器对包装尺寸的适应性。该端拾器与机器人配合形成机器人搬运系统，机器人在不更换端拾器的情况下，可适用更多尺寸的包装的抓取工作，提高了机器人在物流工作中的适应性，同时也提高了机器人的工作效率。

如图5所示，列间位置调节机构400包括列间驱动机构410，列间驱动机构410与两个第二安装架200分别驱动连接。

本实施例中，列间驱动机构410包括与两个第二安装架200一一对应地驱动连接的两个第一致动器。

列间位置调节机构400包括第一导轨和第一导向元件430。第一导轨设置于第一安装架100上。第一导向元件430与第一导轨导向配合地设置于第一导轨上。第二安装架200与第一导向元件430连接。

设置第一导轨和第一导向元件430，一方面可以将第二安装架200安装于第一安装架100上，另一方面对对应的第二安装架200的运动提供导向作用，使第二安装架200的运动过程受控。

本实施例中，第一导轨具体为第一直线滑轨，第一导向元件430具体为与第一直线滑轨滑动配合的第一滑块。直线滑轨定位准确，承受负载的能力较强。

在其它未图示的实施例中，第一导轨和第一导向元件可以是滚动配合的第一轨道和第一滚轮等。

如图5所示，第一安装架100包括第一安装板110、平行设置于所述第一安装板110下方的第二安装板120和连接第一安装板110和第二安装板120的多个连接柱130。列间驱动机构410设置于第一安装板110与第二安装板120之间。第一安装板110包括与机器人的输出端连接的机器人连接部111。第二安装架200安装于第二安装板120上。如前所述，第二安装架200通过第一直线滑轨和第一滑块安装于第一安装架100的第二安装板120的下方。

本实施例中，将第一安装架100分成第一安装板110和第二安装板120上、下两层设置，位于上层的第一安装板110与机器人的输出端连接，上、下两层之间设置列间驱动机构410，位于下层的第二安装板110下方安装第二安装架200及列内位置调节机构500和真空吸盘300，使端拾器各组成部分之间分层有序布置，各运动部分彼此互不干涉，便于使用和维护。第一安装架100的上下两层安装板的设置形式相对于使用设置有T型槽的型材制作而言，在受到较大的外力时可以避免第一安装架100发生损伤或减轻发生损伤的程度。

如图5所示，第二安装板120包括中空部121，中空部121沿垂直于吸盘列的方向延伸列间驱动机构410还包括穿设于中空部121的第一接头连接板440和与第一接头连接板440间隙配合地连接的第一浮动接头450。列间驱动机构410与第一浮动接头450连接，第一接头连接板440与所述第二安装架200连接。

该设置可以使列间驱动机构无阻碍和卡滞地驱动第二安装架200按需要进行移动。

本实施例中，第一接头连接板440与第二安装架200固定连接。第一浮动接头450与对应的第一致动器固定连接。第一接头连接板440上具有第一插口541，第一浮动接头450沿轴向具有中间缩颈部分，组装时，该中间缩颈部分插入第一插口541内，从而可以使第一浮动接头450在其轴向上带动第一接头连接板440往复移动，且二者不会在移动的过程中发生脱离。因此，可以通过第一致动器带动第二安装架200往复移动。

本实施例中，第一致动器具体地为第一气缸。气缸执行速度快，可使对应的第二安装架200快速实现位置调节。采用气缸还可以较好地控制对应的第二安装架200在两个确定的位置之间移动，而无需专门设置控制第二安装架200的极限位置的限位结构。例如，本实施例中可以使第二安装架200处于最外侧位置时与对应的第一气缸的极限伸出位置对应、处于最内侧位置时与对应的第一气缸的极限缩回位置对应，则对于第二安装架200只有两个工作位置的情况，利用第一气缸控制第二安装架200的位置非常简单。

在其它未图示的实施例中，第一致动器也可以为液压缸、电机等其它种类的致动器。当然，无论采用气缸还是其它致动器，均可以利设置控制第二安装架200的极限位置的限位结构。

本实施例中，第一接头连接板440与第一浮动接头450之间采用间隙配合，用来消除加工和装配误差，可以保护第一气缸和第一直线滑轨等相关部件的运行平稳，延长端拾器使用寿命。

如图5至图8所示，列内位置调节机构500包括设置于第二安装架200上的列内驱动机构510，列内驱动机构510与对应的吸盘列的至少部分真空吸盘300驱动连接。

列内驱动机构510位于两个吸盘列之间。该设置可以防止在端拾器移动时外物碰撞列内驱动机构510，从而可以保护列内驱动机构510。

如图5至图8所示，列内驱动机构510包括两个第二致动器，吸盘列包括顺次设置的三个真空吸盘300，两个第二致动器分别与三个真空吸盘300中位于外侧的两个真空吸盘300一一对应地驱动连接。

如图7所示，两个第二致动器上下分层设置。该设置可以防止两个第二致动器的运动发生相互干涉。

如图5至图8所示，第二安装架200包括第三安装板，列内位置调节机构500设置于第三安装板上。第三安装板上设置有定位结构，列内驱动机构510通过定位结构定位于第三安装板上。

将第二安装架200设置为第三安装板，列内位置调节机构500和真空吸盘500均安装于第三安装板上，在第二安装架200受到较大的外力时可以避免第二安装架200发生损伤或减轻发生损伤的程度。

列内位置调节机构500还包括设置于第二安装架200上的第二导轨520和与第二导轨520导向配合地设置于第二导轨520上的第二导向元件530。真空吸盘300设置于第二导向元件530上。

本实施例中，第二导轨520具体为第二直线滑轨，第二导向元件530具体为与第二直线滑轨滑动配合的第二滑块。

在其它未图示的实施例中，第二导轨和第二导向元件可以是滚动配合的第二轨道和第二滚轮等。

如图5至图11所示，列内位置调节机构500包括第二导轨520和第二导向元件530，第二导轨520设置于第二安装架200上，第二导向元件530与第二导轨520导向配合地设置于第二导轨520上，真空吸盘300与第二导向元件530连接。

列内位置调节机构500还包括第二接头连接板540和与第二接头连接板540间隙配合地连接的第二浮动接头550，第二致动器与第二浮动接头550连接，第二接头连接板540与第二导向元件530连接。

本实施例中，第二致动器具体地为第二气缸。气缸执行速度快，可使对应的真空吸盘300快速实现位置调节。而且采用第二气缸可以较好地控制对应的真空吸盘300在两个确定的位置之间移动，而无需专门设置控制真空吸盘300的极限位置的限位结构。例如，本实施例中可以使真空吸盘300处于最外侧位置时与第二气缸的极限伸出位置对应、处于最内侧位置时与第二气缸的极限缩回位置对应，则对于真空吸盘300只有两个工作位置的情况，控制真空吸盘300的位置非常简单。

在其它未图示的实施例中，第二致动器也可以为液压缸、电机等其它种类的致动器。当然，无论采用气缸还是其它致动器，均可以利设置控制真空吸盘300的极限位置的限位结构。

本实施例中，第二接头连接板540与第二浮动接头550之间采用间隙配合，用来消除加工和装配误差，可以保护第二气缸和第二直线滑轨等相关部件的运行平稳，延长设备使用寿命。第二气缸安装在被移动的第二安装架200上，可能会产生偏心或平衡度精度不良等现象，发生活塞杆弯曲、杆支轴承和杆密封件磨损等情况，降低第二气缸性能，缩短第二气缸使用寿命，而第二浮动接头550相当于联轴器，可以消除误差，解决偏心问题，从而可以保护相关部件，使端拾器运行平稳，延长使用寿命。

如图5至图8所示，两个第二气缸分别通过各自的气缸固定座560固定安装在第三安装板上。本实施例中，通过设置不同规格的气缸固定座560实同现两个第二气缸上下分层设置。如图8所示，两个气缸固定座560具有不同的高度。

另外，本实施例中，前述定位结构具体地为设置在第三安装板上的定位槽。定位槽例如可以通过机加工方式形成。气缸固定座560与第三安装板组装时，将气缸固定座560的顶端卡在定位槽内即可实现对应的气缸的定位。该定位方式定位准确、便捷。

在未图示的实施例中，定位结构也可以为定位凸起、定位销钉或定位孔等其它定位结构。

本实施例中，第一安装板110、第二安装板120和第三安装板均可以采用铝合金板材制作。铝合金重量轻、强度高，适合作为端拾器的第一安装架100和第二安装架200的制作材料。

另外，如图5所示，端拾器还包括真空发生器600。真空发生器600设置于第一安装架100上。该设置可以使各真空吸盘300在各位置均与真空发生器600之间具有较小的距离，在真空发生器600与真空吸盘300之间采用较短的连接管即可，可以减少负压损失，节能降耗。

具体地，四个真空发生器设置于第一安装架100的第二安装板120的四个角部。从而，各真空吸盘300在各工作状态下均与真空发生器距离较近。例如，本实施例中，可以使各真空吸盘300与最近的真空发生器600的最小距离小于200mm。

在未图示的实施例中，真空发生器600也可以安装在第二安装架200上，例如，可以安装在每个第二安装架200的位于第一安装架100的外侧至第二安装架200的端面之间的部分。

本实施例的端拾器可以在四种工作状态下切换。相对于现有技术的端拾器所能拾取和搬运的包装种类增多，适应性较强。图12至图15示出了四种工作状态下端拾器的各组成部分的位置，其中，图12为图5所示的端拾器在第一工作状态下的结构示意图；图13为图5所示的端拾器在第二工作状态下的结构示意图；图14为图5所示的端拾器在第三工作状态下的结构示意图；图15为图5所示的端拾器在第四工作状态下的结构示意图。

使用时，依靠改变端拾器的工作状态，可以使各真空吸盘始终做到在包装的吸取表面位置分散，不会过于集中，防止在搬运的商品较重时，由于各真空吸盘的位置集中导致包装变形损坏。

本实施例的端拾器可以制成适合于包装尺寸小于600mm，大于300mm，包装重量小于15Kg的商品的拾取和搬运工作。该端拾器在四种工作状态下各真空吸盘整体尺寸与适用纸箱示例的对应关系如表一所示。

表一：吸盘工作状态与适用纸箱

表一中仅列举了部分规格的纸箱，对于尺寸小于600mm，大于300mm的各种规格的纸箱，都可以在以上四种工作状态中找到合适的工作状态与纸箱规格对应。

以上实施例仅说明了在四种工作状态之间切换的端拾器，这种端拾器可以满足一定尺寸范围内的各种尺寸的包装的拾取需求。但是在其它未图示的实施例中，也可以通过控制列间驱动机构和列内驱动机构来分别控制两个第二安装架之间的距离和同一个吸盘列的不同真空吸盘之间的距离，从而使端拾器有更多种变化的工作状态，例如，使两个第二安装架具有三个变化位置而使每个真空列的位于外侧的两个真空吸盘具有两个变化位置，或者使每个真空列的位于外侧的两个真空吸盘具有三个变化位置而使两个第二安装架具有两个变化位置，则可以使端拾器产生六工作状态变化；而如果使使两个第二安装架具有三个变化位置、每个真空列的位于外侧的两个真空吸盘也具有三个变化位置，则可以使端拾器产生九种工作状态变化。

本实施例还提供一种机器人搬运系统，包括机器人和前述的端拾器，机器人的输出端与端拾器的第一安装架100连接。

根据以上描述可知，本实用新型以上实施例至少能实现如下技术效果之一：

1、端拾器可以在两个方向上改变各真空吸盘之间的距离，以在多个不同的工作状态下工作，对于一台机器人，在不更换端拾器的情况下，可适用更多尺寸的包装的抓取工作，提高了机器人在物流工作中的适应性，同时也提高了机器人的工作效率。

2、端拾器采用板材制作第一安装架和第二安装架，整体强度高。

3、各组成部分装配工艺简单，定位准确，适于小批量生产。

3、真空发生器安装在端拾器上，减少了负压损失。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。