一种用于夹取异形工件的机器人手爪装置的制作方法

本发明涉及一种机器人手抓装置，尤其是一种用于夹取异形工件的机器人手爪装置。

背景技术：

随着科技的不断发展，以及人口红利的减退，人工成本越来越高，为了节约成本和提高生产效率，越来越多的企业进行生产转型，启动自动化设备来代替现有的人工操作；自动化操作不仅可以减少人工成本的支出，提高生产的效率，提高产品的质量，还有利于生产的管理。在自动化生产中，机器人以及机械手使用频繁。中国发明专利cn203380896u公开了一种柔顺机构的气动串联柔性铰链多指手爪。这种结构的机器人抓手对外载荷具有良好的柔性自由度和缓冲性能，柔性自适应性好，但是这种装置对异形的工件适应性较差，无法对不同形状的工件进行牢固的抓取，从而限制了其的适用范围。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种用于夹取异形工件的机器人手爪装置，能够解决现有技术的不足，能够更牢固的抓取不同形状的工件。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种用于夹取异形工件的机器人手爪装置，包括安装基座，所述安装基座的两端通过两个第一支架连接有第二支架，第二支架的两端下方分别铰接有第三支架，第二支架和第三支架之间连接有第一弹簧，第二支架上还固定连接有电机，电机轴通过两根连接绳分别与两个第三支架连接，第三支架的下方内侧固定连接有固定座，固定座上开设有若干个互相平行的柱形空腔，柱形空腔内壁上固定连接有若干个均匀排列的第二限位环，第二限位环与柱形空腔共轴线，第二限位环之间设有间隙，柱形空腔的顶部固定连接有第一限位环，柱形空腔内部插设有第二连接管，第二连接管穿过第一限位环，第二连接管的顶部连接有顶板，顶板与第一限位环选择性接触，顶板上插设有气管，气管与第二连接管互相贯通，第二连接管的下方贯通连接有第一连接管，第一连接管的上方垂直活动插设有两个插杆，插杆的外侧固定连接有楔形部，两个插杆之间连接有第二弹簧，第二弹簧位于第一连接管的内部，楔形部择一的位于间隙内，第一连接管的内部下方贯通连接有第一环形管，第一环形管的底部固定连接有第二限位环，第一环形管内部插设有第一环形条，第一环形条通过第二限位环伸出第一连接管，第一环形条的内侧固定连接有第一活塞，第一活塞与第一环形管的内壁互相接触，第一连接管的下方内侧还通过合页铰接有夹持块，夹持块内侧固定连接有第一胶块，第一胶块的下方内侧固定连接有第二胶块，第一环形条与夹持块的外侧选择性接触，夹持块与第一连接管之间连接有第三弹簧。

作为优选，所述插杆的内侧固定连接有固定块，固定块与第一连接管的管壁选择性接触。

作为优选，所述夹持块的下方外侧还通过第四支架连接有第一滚轮。

作为优选，所述夹持块的下方活动连接有滚珠。

作为优选，所述第一环形条的外侧还活动连接有第二滚轮，第二滚轮与夹持块的外侧选择性接触。

作为优选，所述第一活塞与第一环形管的内侧连接有第四弹簧。

采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明的安装基座用于将本手爪结构固定在机器人上，第一支架用于连接安装基座和第二支架，第二支架用于固定电机和第三支架，第二支架和第三支架的铰接结构，通过第一弹簧保持向外的弹力，并且可以通过电机的转动带动两根连接绳缠绕在电机轴上，进而收紧连接绳，使两个第三支架具有向内侧夹紧的作用效果，固定座上的柱形空腔，用于插设固定第二连接管，第二连接管通过第一限位环导向，并且通过顶板和第一限位环的干涉阻挡关系，保证第二连接管不掉落和其初始位置，本发明手爪装置的工作原理为：当未夹取工件时，在第一连接管和第二连接管的重力作用下，各个第一限位环与顶板互相接触，第一连接管位于最下方，第一连接管和第二连接管内部未充气，插杆和第一环形条均位于第一连接管的内部，当机器人从上方带动手爪进行夹取工件时，各个第一连接管下方铰接的夹持块底部会首先与工具接触，随着机器人带动手爪继续下降，多个夹持块会上方连接的第一连接管伸入柱形空腔，使得夹持块也上升缩回，从而可以匹配异形工件的形状，例如针对较大的工件，会有多个夹持块上升，而针对较小的工件，会有较少的夹持块上升，从而使工件外侧的夹持块能够与工件具有更合适的距离，当机器人下降到位后，通过气管向第二连接管内充入压缩空气，气体进入到第一连接管后，会作用在插杆上，使插杆伸入第一连接管，使得进入到柱形空腔的第一连接管上的楔形部，伸入到柱形空腔内第二限位环之间的间隙内，达到位置限定不能下降目的，第二弹簧提供楔形部和插杆在放气后缩回的动力，充入的压缩空气同时作用在第一环形管内的第一活塞上，使第一活塞受压带动第一环形条向外侧移动，第一环形条通过第一环形管底部的第二限位环进行限位，第一环形条的向外侧移动会作用在夹持块的外侧，带动通过合页铰接在第一连接管上的夹持块向内侧转动，从而能够达到对工件底部夹紧固定的效果，夹持块内侧的第一胶块，可以提升夹持块与工件之间的摩擦力，提升抓取效果，第一胶块下方内侧的第二胶块，提供一个内侧凸出部，可以防止工件掉落，之后启动电机，通过电机带动连接绳收紧，带动第三支架向内侧转动，从而带动固定座和第一连接管向内侧夹紧，从而达到对工件的抓取，本发明可以通过各个夹持块的伸缩对不同形状和尺寸的工件进行形状匹配，通过气管充气达到第一连接管的位置限定，并通过使下方的夹持块向内侧收紧，从而能够达到更牢固的抓取不同形状的工件。固定块可以防止插杆移出到第一连接管的外部，通过第四支架连接的第一滚轮，可以能够对各个第一连接管进行一个支撑，并且减少各个第一连接管之间的摩擦力，夹持块下方活动连接的滚珠，可以避免缩回的夹持块与工件之间摩擦力过大导致工件表面的划痕，第一环形条外侧的第二滚轮，可以保证第一环形条能够顺利的作用在夹持块的外侧，防止夹持块的外侧的磨损，第一活塞与第一环形管之间的第四弹簧，能够进一步提升第一环形条回位的动力。

附图说明

图1是本发明一个具体实施方式的结构图。

图2是本发明一个具体实施方式中固定座的结构图。

图3是本发明一个具体实施方式中图2a部位的局部放大图。

图4是本发明一个具体实施方式中图2b部位的局部放大图。

图5是本发明一个具体实施方式中软铁片的结构图。

图中：1、安装基座；2、第一支架；3、第二支架；4、第三支架；5、电机；6、连接绳；7、固定座；8、第一连接管；9、柱形空腔；10、第一限位环；11、顶板；12、第二连接管；13、软铁片；14、铰接轮；15、第二限位环；16、间隙；17、插杆；18、固定块；19、第一弹簧；20、楔形部；21、第二弹簧；22、气管；23、合页；24、夹持块；25、第一胶块；26、第二胶块；27、滚珠；28、第四支架；29、第一滚轮；30、第一环形管；31、第一环形条；32、第二限位环；33、第三弹簧；34、第二滚轮；35、第一活塞；36、第四弹簧；37、第三胶块；38、磁铁；39、第二环形管；40、第二环形条；41、第五弹簧；42、第二活塞。

具体实施方式

本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。

参照图1-5，本发明一个具体实施方式包括安装基座1，所述安装基座1的两端通过两个第一支架2连接有第二支架3，第二支架3的两端下方分别铰接有第三支架4，第二支架3和第三支架4之间连接有第一弹簧19，第二支架3上还固定连接有电机5，电机5轴通过两根连接绳6分别与两个第三支架4连接，第三支架4的下方内侧固定连接有固定座7，固定座7上开设有若干个互相平行的柱形空腔9，柱形空腔9内壁上固定连接有若干个均匀排列的第二限位环15，第二限位环15与柱形空腔9共轴线，第二限位环15之间设有间隙16，柱形空腔9的顶部固定连接有第一限位环10，柱形空腔9内部插设有第二连接管12，第二连接管12穿过第一限位环10，第二连接管12的顶部连接有顶板11，顶板11与第一限位环10选择性接触，顶板11上插设有气管22，气管22与第二连接管12互相贯通，第二连接管12的下方贯通连接有第一连接管8，第一连接管8的上方垂直活动插设有两个插杆17，插杆17的外侧固定连接有楔形部20，两个插杆17之间连接有第二弹簧21，第二弹簧21位于第一连接管8的内部，楔形部20择一的位于间隙16内，第一连接管8的内部下方贯通连接有第一环形管30，第一环形管30的底部固定连接有第二限位环32，第一环形管30内部插设有第一环形条31，第一环形条31通过第二限位环32伸出第一连接管8，第一环形条31的内侧固定连接有第一活塞35，第一活塞35与第一环形管30的内壁互相接触，第一连接管8的下方内侧还通过合页23铰接有夹持块24，夹持块24内侧固定连接有第一胶块25，第一胶块25的下方内侧固定连接有第二胶块26，第一环形条31与夹持块24的外侧选择性接触，夹持块24与第一连接管8之间连接有第三弹簧33。本发明的安装基座1用于将本手爪结构固定在机器人上，第一支架2用于连接安装基座1和第二支架3，第二支架3用于固定电机5和第三支架4，第二支架3和第三支架4的铰接结构，通过第一弹簧19保持向外的弹力，并且可以通过电机5的转动带动两根连接绳6缠绕在电机5轴上，进而收紧连接绳6，使两个第三支架4具有向内侧夹紧的作用效果，固定座7上的柱形空腔9，用于插设固定第二连接管12，第二连接管12通过第一限位环10导向，并且通过顶板11和第一限位环10的干涉阻挡关系，保证第二连接管12不掉落和其初始位置，本发明手爪装置的工作原理为：当未夹取工件时，在第一连接管8和第二连接管12的重力作用下，各个第一限位环10与顶板11互相接触，第一连接管8位于最下方，第一连接管8和第二连接管12内部未充气，插杆17和第一环形条31均位于第一连接管8的内部，当机器人从上方带动手爪进行夹取工件时，各个第一连接管8下方铰接的夹持块24底部会首先与工具接触，随着机器人带动手爪继续下降，多个夹持块24会上方连接的第一连接管8伸入柱形空腔9，使得夹持块24也上升缩回，从而可以匹配异形工件的形状，例如针对较大的工件，会有多个夹持块24上升，而针对较小的工件，会有较少的夹持块24上升，从而使工件外侧的夹持块24能够与工件具有更合适的距离，当机器人下降到位后，通过气管22向第二连接管12内充入压缩空气，气体进入到第一连接管8后，会作用在插杆17上，使插杆17伸入第一连接管8，使得进入到柱形空腔9的第一连接管8上的楔形部20，伸入到柱形空腔9内第二限位环15之间的间隙16内，达到位置限定不能下降目的，第二弹簧21提供楔形部20和插杆17在放气后缩回的动力，充入的压缩空气同时作用在第一环形管30内的第一活塞35上，使第一活塞35受压带动第一环形条31向外侧移动，第一环形条31通过第一环形管30底部的第二限位环32进行限位，第一环形条31的向外侧移动会作用在夹持块24的外侧，带动通过合页23铰接在第一连接管8上的夹持块24向内侧转动，从而能够达到对工件底部夹紧固定的效果，夹持块24内侧的第一胶块25，可以提升夹持块24与工件之间的摩擦力，提升抓取效果，第一胶块25下方内侧的第二胶块26，提供一个内侧凸出部，可以防止工件掉落，之后启动电机5，通过电机5带动连接绳6收紧，带动第三支架4向内侧转动，从而带动固定座7和第一连接管8向内侧夹紧，从而达到对工件的抓取，本发明可以通过各个夹持块24的伸缩对不同形状和尺寸的工件进行形状匹配，通过气管22充气达到第一连接管8的位置限定，并通过使下方的夹持块24向内侧收紧，从而能够达到更牢固的抓取不同形状的工件。

所述插杆17的内侧固定连接有固定块18，固定块18与第一连接管8的管壁选择性接触。固定块18可以防止插杆17移出到第一连接管8的外部，所述夹持块24的下方外侧还通过第四支架28连接有第一滚轮29。通过第四支架28连接的第一滚轮29，可以能够对各个第一连接管8进行一个支撑，并且减少各个第一连接管8之间的摩擦力，所述夹持块24的下方活动连接有滚珠27。夹持块24下方活动连接的滚珠27，可以避免缩回的夹持块24与工件之间摩擦力过大导致工件表面的划痕，所述第一环形条31的外侧还活动连接有第二滚轮34，第二滚轮34与夹持块24的外侧选择性接触。第一环形条31外侧的第二滚轮34，可以保证第一环形条31能够顺利的作用在夹持块24的外侧，防止夹持块24的外侧的磨损，所述第一活塞35与第一环形管30的内侧连接有第四弹簧36。第一活塞与第一环形管30之间的第四弹簧36，能够进一步提升第一环形条31回位的动力.

另外，所述第一连接管8的内侧还通过铰接轮14铰接有软铁片13，软铁片13的内侧固定连接有若干个半球形的第三胶块37，第一连接管8上还固定连接有磁铁38，磁铁38与软铁片13选择性接触，所述第一连接管8的内部还贯通连接有第二环形管39，第二环形管39内部连接有第二活塞42，第二活塞42与第二环形管39的内侧之间连接有第五弹簧41，第二活塞42的外侧固定连接有第二环形条40，第二环形条40伸出第一连接管8，第二环形条40的外侧与软铁片13接触，通过上述结构，在第一连接管8未充气情况下，在磁铁38作用下，软铁片13与第一连接管8互相接触，当匹配夹持工件后第一连接管8开始充气时，压缩空气同时作用在第二活塞42上，使第二活塞42带动第二环形条40向外侧移动，从而驱动软铁片13向外移动，使软铁片13和第三胶块37能够与工件接触，并提供给工件向内侧上方的作用力，第三胶块37提供足够大的摩擦力，防止工件掉落，从而能够进一步夹持工件，使工件的抓取效果更加牢固。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，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。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。