整理式机械臂的制作方法

本发明涉及机器人领域。更具体地说，本发明涉及一种整理式机械臂。

背景技术：

在装配车间，零件大多作为一整箱存在，零件本身体积很小，在采用机器抓取使用时，往往难于快速成功的只抓取一个出来，并且由于抓取力度控制不好，容易损坏零件，造成浪费，而且也由于零件体积小，即使抓取成功，也容易漏出。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种整理式机械臂，可以快捷的将多个零件铲取，并精准的分离成单个零件，抓取零件后，可以避免漏出、避免损坏零件。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种整理式机械臂，所述机械臂安装于运输机器人上，所述机械臂包括：

固定平台，其固定在运输机器人上；

一对调位机构，任一调位机构包括依次连接的第一旋转平台、第一连接臂、第二旋转平台、第二连接臂、以及安装箱，所述第一旋转平台水平转动固定在所述固定平台上，所述第一连接臂一端铰接在所述第一旋转平台上表面上、另一端转动固定所述第二旋转平台，所述第二连接臂一端铰接在所述第二旋转平台上、另一端固定所述安装箱，所述安装箱与所述第二连接臂相对的侧面敞开，所述第一旋转平台和所述第二旋转平台分别由第一旋转电机和第二旋转电机驱动转动，所述第一连接臂和所述第二连接臂分别由第三旋转电机和第四旋转电机驱动转动，以使所述第一连接臂和所述第二连接臂分别垂直于所述第一旋转平台和所述第二旋转平台的平面摆动；

一对铲取机构，其对称设置，所述铲取机构包括第一电缸、第二电缸、第一小车、以及铲斗，所述第一电缸、所述第二电缸、以及所述第一小车容纳在其中一个安装箱内，所述第一电缸驱动所述第一小车平行于安装箱敞开的侧面活动，所述第二电缸固定在所述第一小车上，驱动所述铲斗垂直于安装箱敞开的侧面活动，所述铲斗位于安装箱外部，其中，两个第一电缸驱动两个第一小车相向活动至终点时，两个铲斗接触；

一对抓取机构，其对称设置，所述抓取机构包括第三电缸、第四电缸、第二小车、以及抓取板，所述第三电缸、所述第四电缸、以及所述第二小车容纳在另一个安装箱内，所述第三电缸驱动所述第二小车平行于安装箱敞开的侧面活动，所述第四电缸固定在所述第二小车上，驱动所述抓取板垂直于安装箱敞开的侧面活动，所述抓取板位于安装箱外部，两个抓取板相互平行，且相向的侧面上设有气囊，其中，两个第三电缸驱动两个第二小车相向活动至终点时，两个气囊接触；

充气机构，其容纳在所述抓取机构所在的安装箱内，所述充气机构包括依次连接的第五电缸、推动杆、灌气瓶、以及出气管，所述推动杆一侧固定在所述第五电缸的活塞杆上、另一侧设有推动塞且位于所述灌气瓶内，所述灌气瓶上靠近所述推动杆一侧设有进气孔、远离所述推动杆的一侧与所述出气管的一侧连通，所述推动塞侧壁靠近所述灌气瓶侧壁，且位于所述进气孔和所述出气管之间，所述推动塞靠近所述出气管的一侧设有碗口朝向所述出气管的橡皮碗，所述出气管的另一侧连通有多根柔性管，一根柔性管分别与一个所述气囊连通，所述出气管上设有压力阀，所述压力阀包括实心柱和弹性橡胶片，所述实心柱内设有连通所述灌气瓶和所述气囊的贯通管，所述橡胶片盖设在所述贯通管连通所述气囊的一侧上，其中，所述推动杆设置为：其向所述出气管移动时，所述橡皮碗紧贴所述灌气瓶侧壁周向，所述橡胶片远离所述贯通管，所述灌气瓶靠近所述出气管的一侧与所述气囊连通，其背离所述出气管移动时，所述橡皮碗远离所述灌气瓶侧壁周向，所述灌气瓶靠近所述出气管的一侧与所述进气孔连通，所述橡胶片抵压在所述贯通管上；

分离机构，其靠近所述调位机构设置，所述分离机构包括振动漏斗和分离槽，所述振动漏斗通过支架固定在所述固定平台上，所述振动漏斗中部从上至下依次设有第一振动筛和第二振动筛，所述第一振动筛的筛孔呈扇形，筛孔的个数为4个，所述第二振动筛的筛孔呈类逗号形状，筛孔的个数为1个，所述分离槽开口朝上，一端通过支杆固定在所述固定平台上，且位于所述振动漏斗正下方、另一端位于所述振动漏斗的竖直投影外部，且通过第六电缸固定在所述固定平台上，所述第六电缸驱动所述分离槽上下活动的一端低于位于所述振动漏斗正下方的一端，所述分离槽底部设有振动带、侧壁等间距设有多个弹性的挡板，所述挡板一端固定在所述分离槽的一侧壁上、另一端背离所述振动漏斗与另一侧壁形成供零件通过的通道，所述挡板垂直于所述振动带，其中，所述第一振动筛、所述第二振动筛、以及所述振动带分别由第一振动电机、第二振动电机、以及第三振动电机驱动振动；

控制器，其与所述第一旋转电机、所述第二旋转电机、所述第三旋转电机、所述第四旋转电机、所述第一电缸、所述第二电缸、所述第三电缸、所述第四电缸、所述第五电缸、所述第六电缸、所述第一振动电机、所述第二振动电机、以及所述第三振动电机电连接。

优选的是，所述振动带表面均匀排列有多组柔性颗粒，每组柔性颗粒平行于所述挡板，所述柔性颗粒的材料为绒布。

优选的是，所述振动漏斗至其下端的距离等于所述第一振动筛至所述振动漏斗下端的距离的2倍、等于所述第二振动筛至所述振动漏斗下端的距离的4倍。

优选的是，所述挡板沿其固定端至自由端的厚度依次减小，所述挡板的两个侧面上均均匀分布有弹性的气泡，所述气泡的直径为2mm。

优选的是，所述气囊表面间隔设有多个空心的封闭的弹性的凸起，所述凸起呈半球形，所述凸起外表面设有防滑纹理、内部填充有无菌水。

优选的是，还包括防震层，其包括设置在所述固定平台上表面上的泡棉层、固定在所述泡棉层上的多个弹簧、容纳所述弹簧的海棉层、以及敷设在所述海棉层外表面上的无纺布，所述泡棉层内部均匀填充有多个泡棉球，所述弹簧竖起设置，所述支架、所述支杆、以及所述第一旋转平台穿过所述防震层固定在所述固定平台上。

优选的是，所述泡棉层、所述海棉层、以及所述无纺布的厚度分别为1mm、3mm、以及0.5mm。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、第一旋转电机驱动第一旋转平台转动，第一旋转平台带动第一连接臂转动，实现第一连接臂在水平方向上的转动，可以调整水平方向上的360度的角度变化，第三旋转电机驱动第一连接臂摆动，可以实现调整第一连接臂垂直于第一旋转平台方向的接近180度的角度变化，二者结合，可以实现对第一连接臂的方位和高度的变化，而第二旋转平台固定在第一连接臂上，因此可以调节第二旋转平台的方位和高度；

第二、第二旋转电机驱动第二旋转平台转动，带动第二连接臂转动，可以实现调整第二连接臂在竖直方向上360度的角度变化，第四旋转电机驱动第二连接臂摆动，可以实现第二连接臂在第二旋转平台的垂直方向上接近180度的角度变化，二者结合可实现第二连接臂的方位和高度的变化，加上第二旋转平台本身固定在第一连接臂上，可以变化方位和高度，因此结合起来可以实现第二连接臂所有角度的变化，并可以在一定范围内调整其高度值；

第三、两个第一电缸分别驱动两个第一小车相向或背离移动，可以使铲斗相向或背离移动，两个第二电缸驱动两个铲斗向外伸出或向内缩进，可以微调铲斗与零件的接触位置，到达终点位置时，两个第一电缸驱动两个第一小车相向移动，使两个铲斗相向移动，可以将多个零件同时铲取；

第四、两个第四电缸驱动两个抓取板伸入零件的两侧，在伸入过程中，启动第三电缸，驱动第二小车相向或背离移动，从而使两个抓取板相向或背离移动，从而调整两个抓取板之间的距离，以将两个抓取板之间的距离调整到最佳，气囊伸入至终点位置后，两个第三电缸驱动两个第二小车相向运动，使两个抓取板相向运动，缩小两个抓取板之间的距离，使两个气囊压紧零件的两侧，包裹住零件，可以更加稳固的抓紧零件，且即使用力过大也不会刮伤零件；

第五、铲取机构铲取了多个零件后，置于分离机构的振动漏斗内，启动第一振动电机和第二振动电机，零件从第一振动筛上振动下来，且一次可向下振入4个零件，再经过第二振动筛，每次能通过1个零件，通过的单个零件落入分离槽内，启动第三振动电机，带动振动带振动，由于振动带的振动作用和零件自身的重力作用，零件可以逐一通过挡板，并远离振动漏斗，每相邻的两个挡板之间形成的空间内容纳有一个零件，这样就将聚集在一起的零件有效的分离成单个零件，方便抓取机构逐一抓取，而且挡板是具有弹性的，可以适应抓取板在一定范围内开合，便于零件被抓取；其中，将第二振动筛的筛孔设置为类逗号形状，使得零件只能从面积较大的一侧落下，以保证每次只能落下一个零件，当第二个零件落下时，前一个零件已经进入到振动带，并被带离第二振动筛的筛孔下方。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明分离机构的俯视图；

图3为本发明调位机构的细节图；

图4为本发明铲取机构的细节图；

图5为本发明抓取机构的细节图；

图6为本发明充气机构的细节图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“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和简化描述，并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。

如图1～6所示，本发明提供一种整理式机械臂，所述机械臂安装于运输机器人上，所述机械臂包括：

固定平台1，其固定在运输机器人上；

一对调位机构5，任一调位机构5包括依次连接的第一旋转平台51、第一连接臂52、第二旋转平台53、第二连接臂54、以及安装箱55，所述第一旋转平台51水平转动固定在所述固定平台1上，所述第一连接臂52一端铰接在所述第一旋转平台51上表面上、另一端转动固定所述第二旋转平台53，所述第二连接臂54一端铰接在所述第二旋转平台53上、另一端固定所述安装箱55，所述安装箱55与所述第二连接臂54相对的侧面敞开，所述第一旋转平台51和所述第二旋转平台53分别由第一旋转电机和第二旋转电机驱动转动，所述第一连接臂52和所述第二连接臂54分别由第三旋转电机和第四旋转电机驱动转动，以使所述第一连接臂52和所述第二连接臂54分别垂直于所述第一旋转平台51和所述第二旋转平台53的平面摆动；

第一旋转电机驱动第一旋转平台51转动，第一旋转平台51带动第一连接臂52转动，实现第一连接臂52在水平方向上的转动，可以调整水平方向上的360度的角度变化，第三旋转电机驱动第一连接臂52摆动，可以实现调整第一连接臂52垂直于第一旋转平台51方向的接近180度的角度变化，二者结合，可以实现对第一连接臂52的方位和高度的变化，而第二旋转平台53固定在第一连接臂52上，因此可以调节第二旋转平台53的方位和高度；

第二旋转电机驱动第二旋转平台53转动，带动第二连接臂54转动，可以实现调整第二连接臂54在竖直方向上360度的角度变化，第四旋转电机驱动第二连接臂54摆动，可以实现第二连接臂54在第二旋转平台53的垂直方向上接近180度的角度变化，二者结合可实现第二连接臂54的方位和高度的变化，加上第二旋转平台53本身固定在第一连接臂52上，可以变化方位和高度，因此结合起来可以实现第二连接臂54所有角度的变化，并可以在一定范围内调整其高度值；

一对铲取机构2，其对称设置，所述铲取机构2包括第一电缸22、第二电缸24、第一小车23、以及铲斗21，所述第一电缸22、所述第二电缸24、以及所述第一小车23容纳在其中一个安装箱55内，所述第一电缸22驱动所述第一小车23平行于安装箱55敞开的侧面活动，所述第二电缸24固定在所述第一小车23上，驱动所述铲斗21垂直于安装箱55敞开的侧面活动，所述铲斗21位于安装箱55外部，其中，两个第一电缸22驱动两个第一小车23相向活动至终点时，两个铲斗21接触；

两个第一电缸22分别驱动两个第一小车23相向或背离移动，可以使铲斗21相向或背离移动，两个第二电缸24驱动两个铲斗21向外伸出或向内缩进，可以微调铲斗21与零件的接触位置，到达终点位置时，两个第一电缸22驱动两个第一小车23相向移动，使两个铲斗21相向移动，可以将多个零件同时铲取；

一对抓取机构3，其对称设置，所述抓取机构3包括第三电缸32、第四电缸34、第二小车33、以及抓取板31，所述第三电缸32、所述第四电缸34、以及所述第二小车33容纳在另一个安装箱55内，所述第三电缸32驱动所述第二小车33平行于安装箱55敞开的侧面活动，所述第四电缸34固定在所述第二小车33上，驱动所述抓取板31垂直于安装箱55敞开的侧面活动，所述抓取板31位于安装箱55外部，两个抓取板31相互平行，且相向的侧面上设有气囊35，其中，两个第三电缸32驱动两个第二小车33相向活动至终点时，两个气囊35接触；

两个第四电缸34驱动两个抓取板31伸入零件的两侧，在伸入过程中，启动第三电缸32，驱动第二小车33相向或背离移动，从而使两个抓取板31相向或背离移动，从而调整两个抓取板31之间的距离，以将两个抓取板31之间的距离调整到最佳，气囊35伸入至终点位置后，两个第三电缸32驱动两个第二小车33相向运动，使两个抓取板31相向运动，缩小两个抓取板31之间的距离，使两个气囊35压紧零件的两侧，包裹住零件，可以更加稳固的抓紧零件，且即使用力过大也不会刮伤零件；

充气机构4，其容纳在所述抓取机构3所在的安装箱55内，所述充气机构4包括依次连接的第五电缸41、推动杆42、灌气瓶43、以及出气管44，所述推动杆42一侧固定在所述第五电缸41的活塞杆上、另一侧设有推动塞46且位于所述灌气瓶43内，所述灌气瓶43上靠近所述推动杆42一侧设有进气孔45、远离所述推动杆42的一侧与所述出气管44的一侧连通，所述推动塞46侧壁靠近所述灌气瓶43侧壁，且位于所述进气孔45和所述出气管44之间，所述推动塞46靠近所述出气管44的一侧设有碗口朝向所述出气管44的橡皮碗47，所述出气管44的另一侧连通有多根柔性管48，一根柔性管48分别与一个所述气囊35连通，所述出气管44上设有压力阀49，所述压力阀49包括实心柱491和弹性橡胶片492，所述实心柱491内设有连通所述灌气瓶43和所述气囊35的贯通管493，所述橡胶片盖设在所述贯通管493连通所述气囊35的一侧上，其中，所述推动杆42设置为：其向所述出气管44移动时，所述橡皮碗47紧贴所述灌气瓶43侧壁周向，所述橡胶片远离所述贯通管493，所述灌气瓶43靠近所述出气管44的一侧与所述气囊35连通，其背离所述出气管44移动时，所述橡皮碗47远离所述灌气瓶43侧壁周向，所述灌气瓶43靠近所述出气管44的一侧与所述进气孔45连通，所述橡胶片抵压在所述贯通管493上；

当气囊35内气不足时，可以开启充气机构4，对气囊35进行快速充气，第五电缸41驱动推动杆42朝向出气管44一侧推动，灌气瓶43靠近出气管44的一侧体积快速减小，压强增大，从而将橡皮碗47向进气孔45的一侧压紧，橡皮碗47贴紧灌气瓶43侧壁，推动杆42继续向出气管44一侧推动，灌气瓶43靠近出气管44一侧体积继续减小，压强继续增大，其压力足于将弹性橡胶片492压离贯通孔，从而使出气管44与柔性连通，空气从灌气瓶43进入到柔性管48，最终进入到气囊35中，实现对气囊35的充气，当推动杆42向出气管44一侧推动至终点位置后，完成一次充气，第五电缸41驱动推动杆42朝向进气孔45一侧拉回，灌气瓶43靠近出气管44一侧体积快速增大，压强快速减小，空气从柔性管48压向出气管44，从而将弹性橡胶片492抵压在贯通孔上，切断出气管44一侧与柔性管48的连通，从而防止气囊35内空气流出，继续向进气孔45一侧拉动推动杆42，灌气瓶43靠近出气管44一侧的体积继续增大，压强继续减小，从而使进气孔45一侧的压强大于出气管44一侧的压强，将橡皮碗47压离灌气瓶43侧壁形成间隙，空气从进气孔45一侧进入出气管44一侧，使灌气瓶43内补充空气，当推动杆42拉动至终点位置时，灌气瓶43内再次充满空气，再使第五电缸41重复驱动推动杆42向出气管44一侧推动，可继续给气囊35充气，如此交替循环，可以实现对气囊35的充气；

分离机构6，其靠近所述调位机构5设置，所述分离机构6包括振动漏斗61和分离槽62，所述振动漏斗61通过支架固定在所述固定平台1上，所述振动漏斗61中部从上至下依次设有第一振动筛611和第二振动筛612，所述第一振动筛611的筛孔呈扇形，筛孔的个数为4个，所述第二振动筛612的筛孔呈类逗号形状，筛孔的个数为1个，所述分离槽62开口朝上，一端通过支杆固定在所述固定平台1上，且位于所述振动漏斗61正下方、另一端位于所述振动漏斗61的竖直投影外部，且通过第六电缸固定在所述固定平台1上，所述第六电缸驱动所述分离槽62上下活动的一端低于位于所述振动漏斗61正下方的一端，所述分离槽62底部设有振动带、侧壁等间距设有多个弹性的挡板621，所述挡板621一端固定在所述分离槽62的一侧壁上、另一端背离所述振动漏斗61与另一侧壁形成供零件通过的通道，所述挡板621垂直于所述振动带，其中，所述第一振动筛611、所述第二振动筛612、以及所述振动带分别由第一振动电机、第二振动电机、以及第三振动电机驱动振动；

铲取机构2铲取了多个零件后，置于分离机构6的振动漏斗61内，启动第一振动电机和第二振动电机，零件从第一振动筛611上振动下来，且一次可向下振入4个零件，再经过第二振动筛612，每次能通过1个零件，通过的单个零件落入分离槽62内，启动第三振动电机，带动振动带振动，由于振动带的振动作用和零件自身的重力作用，零件可以逐一通过挡板621，并远离振动漏斗61，每相邻的两个挡板621之间形成的空间内容纳有一个零件，这样就将聚集在一起的零件有效的分离成单个零件，方便抓取机构3逐一抓取，而且挡板621是具有弹性的，可以适应抓取板31在一定范围内开合，便于零件被抓取；其中，将第二振动筛612的筛孔设置为类逗号形状，使得零件只能从面积较大的一侧落下，以保证每次只能落下一个零件，当第二个零件落下时，前一个零件已经进入到振动带，并被带离第二振动筛612的筛孔下方；

控制器，其与所述第一旋转电机、所述第二旋转电机、所述第三旋转电机、所述第四旋转电机、所述第一电缸22、所述第二电缸24、所述第三电缸32、所述第四电缸34、所述第五电缸41、所述第六电缸、所述第一振动电机、所述第二振动电机、以及所述第三振动电机电连接。

在上述技术方案中，调位机构5调整安装箱55的方位和高度，从而使铲取机构2和抓取机构3到达合适的位置，铲取机构2将多个零件铲取并放入分离机构6的振动漏斗61中，零件进入分离槽62后，分开形成单个零件，避免抓取机构3抓取零件时抓取了多个，抓取机构3上的气囊35可以包裹住零件，既可以抓紧零件，又不会损坏零件。

在另一种技术方案中，所述振动带表面均匀排列有多组柔性颗粒，每组柔性颗粒平行于所述挡板621，所述柔性颗粒的材料为绒布。为避免零件在振动分离过程中，造成表面的刮花或变形，在振动上带设置了绒布，而为了避免对零件的移动造成太大的阻力，柔性颗粒设置为平行于挡板621，这样可以顺着零件移动的路径，减少摩擦阻力。在另一种技术方案中，所述振动漏斗61至其下端的距离等于所述第一振动筛611至所述振动漏斗61下端的距离的2倍、等于所述第二振动筛612至所述振动漏斗61下端的距离的4倍。设置高度差，并结合第一振动筛611和第二振动筛612的振动，可以使振动漏斗61内的零件竖直位置发生变化，从而可以使零件依次从第一振动筛611和第二振动筛612落下时不重叠。

在另一种技术方案中，所述挡板621沿其固定端至自由端的厚度依次减小，所述挡板621的两个侧面上均均匀分布有弹性的气泡，所述气泡的直径为2mm。可以保护零件，也方便零件从通道通过。

在另一种技术方案中，所述气囊35表面间隔设有多个空心的封闭的弹性的凸起，所述凸起呈半球形，所述凸起外表面设有防滑纹理、内部填充有无菌水。由于零件个体本身较小，抓取后易漏出，因此在气囊35表面设置弹性的凸起，加上防滑纹理可以取到防滑作用，同时在凸起内部填充无菌水，可以使凸起具有一定流变性，更好的接触到零件表面，达到防止零件漏出的效果。

在另一种技术方案中，还包括防震层，其包括设置在所述固定平台1上表面上的泡棉层、固定在所述泡棉层上的多个弹簧、容纳所述弹簧的海棉层、以及敷设在所述海棉层外表面上的无纺布，所述泡棉层内部均匀填充有多个泡棉球，所述弹簧竖起设置，所述支架、所述支杆、以及所述第一旋转平台51固定穿过所述防震层固定在所述固定平台1上。缓冲第一振动电机、第二振动电机、以及第三振动电机运行时引起固定平台1产生共振作用，同时也可以减小振动引起的噪音。

在另一种技术方案中，所述泡棉层、所述海棉层、以及所述无纺布的厚度分别为1mm、3mm、以及0.5mm。可以缓解振动的同时，又不会影响支架、支杆、以及第一旋转平台51工作。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。