一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构的制作方法

本发明属于机器人领域，具体涉及一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构。

背景技术：

在食品或零部件生产线上，还存在食品包装盒或零部件靠人工抓取的现象，由机器人代替人工作业，是现今社会发展的趋势。

吸盘广泛应用于各大超市或者家庭里，其是通过将吸附杯挤压于光滑的安装平面上，然后迫使吸附杯内的空气排出，达到吸附杯内部的气压小于吸附杯外部的气压时，吸附杯则吸附于安装平面上，吸附杯上连接有挂钩，挂钩则可以用于挂住货物袋或者各种货物等。

利用吸盘原理开发出一款利用机器人的机械臂抓取物品的组件，成为研发人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，解决现有的机器人用可旋转抓取装置的旋转盘不易驱动的问题。

为此，本发明的技术方案如下：

一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，包括均布四个内凹锁止弧的槽轮、用于驱动旋转盘旋转且与槽轮配合的主动拨盘、驱动主动拨盘旋转的马达，该马达的输出轴与主动拨盘的旋转轴联接，所述旋转轴与主动拨盘一体成型；

所述主动拨盘包括：设有一弧形缺口的圆盘、设置在圆盘上方的转臂和圆柱销，所述圆柱销与转臂固定连接，所述圆盘的周壁与内凹锁止弧相配合，用于锁紧槽轮；

所述槽轮上固设有从动轴，且相邻的内凹锁止弧之间设有供圆柱销切向进出的径向槽，所述槽轮在主动拨盘的带动下做周期性的转停运动；

所述旋转盘包括用于安装抓取件的盘体、固设在盘体与槽轮之间的凸台，该凸台使得旋转盘与槽轮同步运动。

上述的一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，所述槽轮、旋转盘的中心处设有从动轴，所述槽轮的上方设有槽轮连接盘，所述槽轮连接盘与机器人的机械臂固定连接，所述旋转盘的下方具有一固定盘，所述从动轴的两端设有外螺纹，所述从动轴依序穿过槽轮连接盘、槽轮、旋转盘和固定盘后，从动轴的两端通过螺母固定连接；

所述槽轮连接盘与槽轮之间、所述旋转盘与固定盘之间均内嵌若干个滚珠，所述槽轮与从动轴的连接处设有轴承，所述旋转盘与从动轴的连接处也设有至少一个轴承。

上述的一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，还包括用于将槽轮连接盘和机械臂固定连接的第一盘体，该第一盘体与槽轮连接盘上均设有多个均匀分布的通孔，所述第一盘体与槽轮连接盘通过螺栓固定连接；所述第一盘体与机械臂固定连接。

上述的一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，所述机械臂上还固设有第二盘体，所述主动拨盘的上方设有拨盘连接件，该拨盘连接件的端面上设有多个螺纹孔，所述第二盘体上设有通孔，所述第二盘体与拨盘连接件通过螺钉固定连接；所述拨盘连接件与主动拨盘之间内嵌若干个滚珠。

上述的一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，所述第二盘体的中心处设有用于容纳马达的容置腔，所述马达的外壁与拨盘连接件的上端面固定连接，所述马达的输出轴穿过拨盘连接件后与旋转轴固定连接。

上述的一种机器人的可旋转抓取装置用槽轮机构，所述马达的外壁上具有向外侧延伸的安装部，该安装部上设有安装孔，所述拨盘连接件上设有与安装孔对应的螺纹孔，所述马达与拨盘连接件通过螺钉固定连接。

本发明的有益效果：

1.本发明通过槽轮机构带动旋转盘做周期性的转停运动，使得旋转盘上的四个抓取件依次抓取待抓取物，当旋转盘上的任一抓取件位于任一待抓取物的上方时，启动与该抓取件对应的伸缩气缸，使伸缩气缸的伸缩杆带动该抓取件向待抓取物靠近并吸取待抓取物；该抓取件工作完成后，启动旋转轴，主动拨盘带动槽轮旋转90°，使下一抓取件位于待抓取物的上方。本发明的槽轮机构具有传动稳定、结构紧凑的优点；

2.本发明的槽轮和旋转盘通过槽轮连接盘、固定盘夹紧并固定，在槽轮连接盘与槽轮之间、旋转盘与固定盘之间分别内嵌若干个滚珠，当槽轮和旋转盘转动时，滚珠在球窝内转动，使槽轮和旋转盘相对于槽轮连接盘、固定盘旋转。本发明的槽轮机构稳定性好、安拆方便；

3.本发明的主动拨盘通过拨盘连接件与机器人的机械臂固定连接，在主动拨盘与拨盘连接件之间设置若干个滚珠，当主动拨盘工作时，滚珠在球窝内转动，使得主动拨盘相对于拨盘连接件旋转，本发明的槽轮机构稳定性高、安拆方便。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是可旋转抓取装置的结构示意图一。

图2是可旋转抓取装置的结构示意图二。

图3是槽轮机构的示意图。

图4是抓取件的剖视图。

图5是可旋转抓取装置的管路示意图。

图中：1.抓取件；11.环形吸嘴；11-1.外环部；11-2.内环部；12.加强块；13.气体通道；14.连接管；2.伸缩气缸；21.伸缩杆；3.旋转盘；31.盘体；32.凸台；41.槽轮；41-1.内凹锁止弧；41-2.径向槽；42.主动拨盘；42-1.圆盘；42-11.弧形缺口；42-2.转臂；42-3.圆柱销；43.马达；44.旋转轴；5.滚珠；6.从动轴；7.槽轮连接盘；8.固定盘；9.机械臂；91.第一盘体；92.第二盘体；10-1.抽气泵；10-2.充气泵；10-3.两位三通电磁阀；10-4.总软管；10-5.四通管接头；10-6.软管；10-7.电磁阀；10-8.三通管接头；100.待抓取物。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“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创造和简化描述，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创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

为了解决现有的机器人抓取物品不方便的问题，本实施例提供了一种用于机器人的可旋转抓取装置，如图2和图1所示，本实施例的可旋转抓取装置包括旋转盘3、用于驱动旋转盘3旋转的槽轮机构、均布于旋转盘3上的四个抓取件1，槽轮机构驱动旋转盘3做周期性的转停运动，由于四个抓取件1均与旋转盘3固定连接，且绕旋转盘3的圆心均匀分布。位于待抓取物100上方的抓取件1抓取物品后，槽轮机构驱动旋转盘3每次旋转的角度为90度，下一个待抓取物100在传送带的输送下进入抓取位，使下一抓取件1位于待抓取物100的上方，进行抓取动作。以此类推，完成四个抓取件1的抓取作业后，机械臂9将四个抓取物转移到待放置的位置。

参照图1和图3，本实施例的槽轮机构包括均布四个内凹锁止弧41-1的槽轮41、与槽轮41配合的主动拨盘42、驱动主动拨盘42旋转的马达43，该马达43的输出轴与主动拨盘42的旋转轴44联接，旋转轴44与主动拨盘42一体成型；主动拨盘42包括：设有一弧形缺口42-11的圆盘42-1、设置在圆盘42-1上方的转臂42-2和圆柱销42-3，圆柱销42-3与转臂42-2固定连接，圆盘42-1的周壁与内凹锁止弧41-1相配合，用于锁紧槽轮41；槽轮41上固设有从动轴6，且相邻的内凹锁止弧41-1之间设有供圆柱销42-3切向进出的径向槽41-2，槽轮41在主动拨盘42的带动下做周期性的转停运动。

本实施例槽轮机构的工作原理：当连续转动转臂42-2上的圆柱销42-3进入径向槽41-2时,拨动槽轮41转过90°角;当圆柱销42-3转出径向槽41-2后,槽轮41停止转动。转臂42-2转一周，槽轮41完成一次转停运动。为了保证槽轮41稳定的停歇，本实施例在圆盘42-1上设置一弧形缺口42-11，其圆盘42-1周壁与槽轮41上的内凹锁止弧41-1相适配。这样,既不影响转臂42-2转动,又能锁住槽轮41不动。为了使槽轮41在完成90度转动后停止运动，槽轮41上的径向槽41-2数为4个，相邻两个径向槽41-2之间的夹角为90度。为了避免圆柱销42-3与径向槽41-2之间的冲击,本实施例的圆柱销42-3应切向进、出槽轮41，即径向槽41-2与转臂42-2在此瞬间位置需互相垂直。

参照图1，本实施例的旋转盘3包括用于安装抓取件1的盘体31、固设在盘体31与槽轮41之间的凸台32，该凸台32使得旋转盘3与槽轮41同步运动。本实施例的槽轮41、旋转盘3的中心处设有从动轴6，槽轮41的上方设有槽轮连接盘7，槽轮连接盘7与机器人的机械臂9固定连接，旋转盘3的下方具有一固定盘8，从动轴6的两端设有外螺纹，从动轴6依序穿过槽轮连接盘7、槽轮41、旋转盘3和固定盘8后，从动轴6的两端通过螺母固定连接；槽轮连接盘7与槽轮41之间、旋转盘3与固定盘8之间均内嵌若干个滚珠5，槽轮41与从动轴6的连接处设有轴承，旋转盘3与从动轴6的连接处也设有至少一个轴承。

如图1所示，本实施例机械臂9与槽轮连接盘7的连接方式可以是：机械臂9上设有第一盘体91，该第一盘体91与槽轮连接盘7上均设有多个均匀分布的通孔，第一盘体91与槽轮连接盘7通过螺栓固定连接。

本实施例设置槽轮连接盘7和固定盘8的目的是：为了将槽轮41、旋转盘3、机械臂9固定连接，本实施例的从动轴6依序穿过槽轮连接盘7、槽轮41、旋转盘3和固定盘8后，采用螺母拧紧，以达到紧固的目的。通过机械臂9与槽轮连接盘7的固定连接，使得机械臂9与抓取件1相对固定。

考虑到槽轮41、旋转盘3转动时，槽轮连接盘7和固定盘8需静止不动，因此，本实施例在槽轮连接盘7与槽轮41之间、旋转盘3与固定盘8之间均内嵌若干个滚珠5，相应地，槽轮连接盘7、槽轮41、旋转盘3、固定盘8上均设置有供滚珠5嵌入的球窝，该球窝一方面能防止滚珠5转动时脱离转动轨道，另一方面也便于紧固槽轮41和旋转盘3。

由于槽轮41、旋转盘3转动时，从动轴6静止不动，因此，本实施例在槽轮41与从动轴6的连接处设有轴承，旋转盘3与从动轴6的连接处也设有至少一个轴承。这样，槽轮41、旋转盘3转动时，轴承的外圈转动，内圈不转动，从而实现槽轮41、旋转盘3转动时，从动轴6的不转动。

参照图1、图2和图4，本实施例的抓取件1包括可形成负压腔的环形吸嘴11和自环形吸嘴11上端部向连接板方向延伸的加强块12，加强块12内预埋一连接管14；

连接管14内设有一延伸至负压腔的气体通道13，环形吸嘴11与待抓取物100的光滑上表面接触，环形吸嘴11内的气体由气体通道13抽出，形成用于吸附待抓取物100的真空区域；

四个抓取件1分别通过伸缩气缸2与盘体31下端面连接，伸缩气缸2的缸体与盘体31连接，伸缩气缸2的伸缩杆21与加强块12的外壁固定连接，使得伸缩气缸2带动与该伸缩气缸2联接的抓取件1做伸缩运动。

如图4所示，本实施例是通过抓取件1接触待抓取物100的光滑表面，抽气泵10-1通过气体通道13将环形吸嘴11内的空气抽空，使环形吸嘴11形成负压腔，由于环形吸嘴11内部的气压小于环形吸嘴11外部的气压，待抓取物100在外部气压的作用下被吸起。本实施例的真空夹持组件具有清洁、吸附平稳可靠、不损坏所抓取物件表面的优点。

当伸缩气缸2带动抓取件1和待抓取物100移动到合适位置后，充气泵10-2通过气体通道13向环形吸嘴11的内腔充气，使环形吸嘴11的内部气压与外部气压保持平衡，抓取件1与待抓取物100脱离。

本实施例的环形吸嘴11为喇叭状结构，环形吸嘴11的大端用于吸附待抓取物100，小端与加强块12连接。环形吸嘴11的外环部11-1-沿连接管14轴向的截面为梯形；环形吸嘴11的内环部11-2-沿连接管14轴向的截面为弧形。这样设置的目的是使环形吸嘴11与待抓取物100之间的空腔密封性更好。

本实施例的气路系统连接示意图如图5所示，其中，多个连接管14的自由端均设有供气体穿过的软管10-6，任一连接管14上设有三通管接头10-8，该三通管接头10-8的两个出气端分别通过软管10-6连接连接管14的自由端；多个软管10-6经一个四通管接头10-5与总软管10-4连接，总软管10-4上设有两位三通电磁阀10-3，两位三通电磁阀10-3的两个进气口通过管道分别连接抽气泵10-1、充气泵10-2，连接管14与三通管接头10-8或连接管14与四通管接头10-5之间均设有电磁阀10-7；

抽气泵10-1将环形吸嘴11的空间抽成真空，使抓取件1形成负压腔，以夹持待抓取物100；充气泵10-2向环形吸嘴11内注入空气，以实现环形吸嘴11与待抓取物100的脱离。

下面详细说明本实施例的设计原理：本实施例的抓取件1采用了真空原理，即用真空负压来吸附物品以达到抓取物品的目的。如图5所示，连接管14的自由端与软管10-6连接，软管10-6通过总软管10-4与抽气泵10-1连接。在任一抓取件1作业时，该抓取件1气路上的电磁阀10-7打开，其余抓取件1上的电磁阀10-7闭合，当抽气泵10-1启动后，该抓取件1的环形吸嘴11内腔的气体由抽气泵10-1抽出，环形吸嘴11内部的空气被抽走，形成了内部气压小于外部气压的真空状态。此时，由于环形吸嘴11内部的空气压力低于环形吸嘴11外部的大气压力,物品在外部压力的作用下被该抓取件1吸起。环形吸嘴11内部的真空度越高，环形吸嘴11与物品之间贴的越紧。

当待抓取物100吸牢后，槽轮机构带动旋转盘3转动90度，同时，下一个待抓取物100在传送带的输送下进入抓取位，使下一抓取件1位于待抓取物100的上方，下一待抓取件1上的电磁阀10-7打开，其余抓取件1上的电磁阀10-7关闭，采用上述方式对下一待抓取物100进行抓取作业。以此类推，直至完成四个抓取物的抓取工作后，机器人的机械臂9带动抓取件1和抓取物，将物品转移到合适位置，此时，四条软管10-6上的电磁阀10-7全部打开，充气泵10-2通过气体通道13向环形吸嘴11的内腔充气，使环形吸嘴11的内部气压与外部气压保持平衡，抓取件1与待抓取物100脱离，这样就完成了一个作业周期。

重点说明的是：本实施例的抓取件1在使用时需与被吸附的物品密封接触，形成一个密闭的气室后，才能启动抽气泵10-1对气密腔室抽真空。上述分析可知，本实施例的真空夹持组件具有无污染、不伤工件和容易使用的特点。

由于环形吸嘴11的材质一般为橡胶，长时间直接与待抓取物100接触，会磨损严重，且在转移物品过程中容易出现抓取物水平移动的现象。为此，本实施例在位于环形吸嘴11大端的端面上设有摩擦垫，该摩擦垫与待抓取物100间的摩擦力可抵消待抓取物100在转移时受到的侧向力；摩擦垫片由聚胺酯或氯丁橡胶制成。

参照图1，本实施例主动拨盘42与机械臂9的固定方式是：机械臂9上设有第二盘体92，主动拨盘42的上方设有拨盘连接件，该拨盘连接件的端面上设有多个螺纹孔，第二盘体92上设有通孔，第二盘体92与拨盘连接件通过螺钉固定连接；拨盘连接件与主动拨盘42之间内嵌若干个滚珠5。

同样，本实施例在拨盘连接件与主动拨盘42之间设置滚珠5是为了使主动拨盘42相对于拨盘连接件旋转，而不影响主动拨盘42的固定。本实施例拨盘连接件、主动拨盘42上均设置有供滚珠5嵌入的球窝，该球窝一方面能防止滚珠5转动时脱离转动轨道，另一方面也便于固定主动拨盘42。

下面详细描述本实施例马达43的固定方式：如图1所示，第二盘体92的中心处设有用于容纳马达43的容置腔，马达43的外壁与拨盘连接件的上端面固定连接，马达43的输出轴穿过拨盘连接件后与旋转轴44固定连接。马达43的外壁上具有向外侧延伸的安装部，该安装部上设有安装孔，拨盘连接件上设有与安装孔对应的螺纹孔，马达43与拨盘连接件通过螺钉固定连接。

本实施例的马达43是固定在拨盘连接件上，高出拨盘连接件部分的马达43位于容置腔内，这样设置是为了使整个可旋转抓取装置结构更紧凑。

本实施例通过抓取件1接触待抓取物100的光滑表面，抽气泵10-1通过气体通道13将环形吸嘴11内的空气抽空，使环形吸嘴11形成负压腔，由于环形吸嘴11内部的气压小于环形吸嘴11外部的气压，待抓取物100在外部气压的作用下被吸起，从而达到抓取的效果，因此，本实施例的可旋转抓取装置具有结构简单、使用方便、抓取可靠的优点；

本实施例通过槽轮机构带动旋转盘3做周期性的转停运动，使得旋转盘3上的四个抓取件1依次抓取待抓取物100，当旋转盘3上的任一抓取件1位于任一待抓取物100的上方时，启动与该抓取件1对应的伸缩气缸2，使伸缩气缸2的伸缩杆21带动该抓取件1向待抓取物100靠近并吸取待抓取物100；该抓取件1工作完成后，启动旋转轴44，主动拨盘42带动槽轮41旋转90°，使下一抓取件1位于待抓取物100的上方。本实施例的机械臂9一次性可抓取四件物品，具有抓取效率高的优点；

本实施例的槽轮41和旋转盘3通过槽轮连接盘7、固定盘8夹紧并固定，在槽轮连接盘7与槽轮41之间、旋转盘3与固定盘8之间分别内嵌若干个滚珠5，当槽轮41和旋转盘3转动时，滚珠5在球窝内转动，使槽轮41和旋转盘3相对于槽轮连接盘7、固定盘8旋转。本实施例的可旋转抓取装置稳定性高、安拆方便；

本实施例的主动拨盘42通过拨盘连接件与机器人的机械臂9固定连接，在主动拨盘42与拨盘连接件之间设置若干个滚珠5，当主动拨盘42工作时，滚珠5在球窝内转动，使得主动拨盘42相对于拨盘连接件旋转，本实施例的可旋转抓取装置稳定性高、安拆方便。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。