一种机械手装置及其机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机械手装置及其机器人。

背景技术：

目前，机器人的应用越来越广泛，机器人可以代替人工完成一些特定作业，例如物流行业的商品分拣工序等。在商品分拣工序中，一般采用机器人对商品进行抓取。例如，如图1所示，Delta机器人具有机械手装置01，机械手装置01分为主体夹具和吸盘夹具两个部分，能够根据不同的商品快速更换不同的吸盘夹具。主体夹具与机器人移动平台连接，吸盘夹具数量为多个且每一个都可以与主体夹具做快速连接，吸盘夹具能吸取到周转箱02底部的商品。目前，市场上常见的机械手装置种类很多，负载从3Kg到120Kg都有，但是，现有的机械手装置在更换吸盘夹具时不够方便，对于吸盘夹具需要制作专有的转接板与主体夹具连接，使用不方便，增加了生产成本并且降低了商品分拣的工作效率。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型要解决的一个技术问题是提供一种机械手装置及其机器人。

根据本实用新型的一个实施例，提供一种机械手装置，包括：主体夹具和吸盘夹具；所述吸盘夹具包括：锁紧轴和吸盘装置；所述主体夹具包括：夹具本体、锁紧气缸、卡紧轴套和导向套；所述导向套与所述夹具本体固定连接，所述导向套插在所述卡紧轴套内，所述卡紧轴套具有内锥面，在所述导向套的侧壁上镶嵌有多个硬质珠；所述锁紧气缸安装在所述夹具本体上，用于带动所述卡紧轴套上、下移动，所述锁紧轴插入所述导向套内并与所述导向套间隙配合，通过所述硬质珠分别与所述内锥面和所述锁紧轴的凸缘相抵接，将所述吸盘夹具锁紧。

可选地，在所述导向套的侧壁上设置多个通孔，在每个通孔中都对应设置一个所述硬质珠，其中，所述通孔的直径小于所述硬质珠的直径。

可选地，所述通孔的数量为6个，6个所述通孔沿所述导向套的侧壁呈周向均匀分布。

可选地，所述硬质珠包括：钢珠。

可选地，在所述卡紧轴套内壁的底部设置有所述内锥面。

可选地，所述主体夹具包括一个或多个第一气路管道；所述吸盘夹具包括一个或多个第二气路管道；所述第一气路管道的轴线与所述卡紧轴套和所述锁紧气缸的轴线平行，所述第二气路管道的轴线与所述锁紧轴的轴线平行。

可选地，所述第一气路管道和所述第二气路管道的数量都为4个。

可选地，所述气缸为双作用气缸。

可选地，在所述气缸的小腔中设置有弹簧。

可选地，所述主体夹具还包括：包括：电磁阀；所述电磁阀的工作端口分别与所述锁紧气缸的大腔和小腔相通。

可选地，所述电磁阀包括：单控电磁阀；所述单控电磁阀包括：五位两通单控电磁阀。

可选地，所述卡紧轴套、所述导向套和所述锁紧轴的材质包括：钢；所述卡紧轴套、所述导向套和所述锁紧轴的表面都具有渗氮层。

可选地，所述主体夹具还包括：用于检测所述吸盘夹具是否到达预定位置的接近开关。

根据本实用新型的另一方面，提供一种机器人，包括：如上所述的机械手装置。

本实用新型的提供的机械手装置及其机器人，主体夹具和吸盘夹具的锁紧采用气缸推动卡紧轴套，并通过硬质珠分别与卡紧轴套的内锥面和锁紧轴相抵接的方式锁紧吸盘夹具，能够自动实现锁紧功能，简化了操作过程，提高了工作效率，并且生产成本低，在遇到突然停电或气源中断等突发事件时具有保护措施，提高安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的机器人进行商品分拣的示意图；

图2为根据本实用新型的机械手装置的一个实施例中主体夹具和吸盘夹具连接的示意图；

图3A为根据本实用新型的机械手装置的一个实施例的主视示意图，图3B为根据本实用新型的机械手装置的一个实施例的立体示意图；

图4为根据本实用新型的机械手装置的一个实施例的锁紧气缸和电磁阀的连接示意图。

具体实施方式

下面参照附图对本实用新型进行更全面的描述，其中说明本实用新型的示例性实施例。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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。下面结合各个图和实施例对本实用新型的技术方案进行多方面的描述。

如图2、3A和3B所示，本实用新型提供一种机械手装置，包括：主体夹具1和吸盘夹具2。主体夹具1和吸盘夹具2可以采用多种锁紧方式。吸盘夹具2包括：锁紧轴21和吸盘装置22。主体夹具1包括：夹具本体、锁紧气缸11、卡紧轴套12和导向套13。夹具本体是指主体夹具的夹具整体结构，包括多种元件和装置，例如主体框架、底板、外壳等。

导向套13与夹具本体固定连接，可以为螺纹连接、卡扣连接等。导向套13插在卡紧轴套12内，卡紧轴套12具有内锥面，在导向套13 的侧壁上镶嵌有多个硬质珠14。锁紧气缸11安装在夹具本体上，用于带动卡紧轴套12上、下移动。锁紧气缸11与卡紧轴套12螺纹连接、卡扣连接或焊接。

锁紧轴21插入导向套13内并与导向套13间隙配合，通过硬质珠 14分别与内锥面和锁紧轴的凸缘211相抵接，将吸盘夹具锁紧。卡紧轴套12的内锥面的位置可以根据设计要求进行设置，例如，可以在卡紧轴套12内壁的底部设置有内锥面，也可以在在卡紧轴套12内壁的其它位置处设置内锥面。

在导向套13的侧壁上设置多个通孔，在每个通孔中都对应设置一个硬质珠14，通孔的直径小于硬质珠的直径。通孔的数量可以根据设计要求进行设定，例如为6个，6个通孔沿导向套的侧壁呈周向均匀分布。也可以在导向套13的侧壁上设置一个或多个通槽，在通槽内对应设置硬质珠14。硬质珠14可以有多种类型，例如为钢珠等。

在安装吸盘夹具2时，锁紧气缸11带动卡紧轴套12向下移动，卡紧轴套12的内锥面在与硬质珠14具有相同高度的位置处直径变大。当锁紧轴21插入导向套13，或者主体夹具1向下移动，锁紧轴21到达硬质珠14处时，将硬质珠14向导向套13的外部推出，硬质珠14抵接在卡紧轴套12的内锥面上。

当锁紧轴21经过硬质珠14后，锁紧气缸11带动卡紧轴套12向上移动，卡紧轴套12的内锥面在与硬质珠14相同高度的位置处直径变小，卡紧轴套12的内锥面推动硬质珠14向导向套13内部移动，硬质珠14分别与内锥面和锁紧轴的凸缘211相抵接，将吸盘夹具锁紧。

在拆卸吸盘夹具2时，锁紧气缸11带动卡紧轴套12向下移动，卡紧轴套12的内锥面在与硬质珠14具有相同高度的位置处直径变大，锁紧轴21向下运行，或者主体夹具1向上移动，锁紧轴的凸缘211具有与硬质珠14配合的锥面，使得锁紧轴21到达硬质珠14处时，将硬质珠14向导向套13的外部推出，硬质珠14抵接在卡紧轴套12的内锥面上，锁紧轴21经过硬质珠14，拆卸完毕。

可以使用多种传感器和装置用于检测锁紧轴21的运行位置，并发送给控制装置。根据预设的行程以及压力等控制参数，控制装置控制锁紧气缸11带动卡紧轴套12上、下移动以及主体夹具1的上下移动等，完成安装吸盘夹具2的锁紧和拆卸等操作。

主体夹具1还设置有用于检测吸盘夹具是否到达预定位置的接近开关15。主体夹具1在与吸盘夹具2进行连接时，接近开关15会将检测到的反馈信号给控制装置，控制装置能够判断当前主体夹具1在与吸盘夹具2的连接状态以及获取吸盘夹具2的位置信息。

上述实施例的机械手装置，主体夹具和吸盘夹具的锁紧方式采用气缸推动卡紧轴套压住硬质珠，从而锁紧吸盘夹具。例如，锁紧气缸11 的缸径可以为25mm，能够可以产生30Kg推力，锁紧力可以满足大于 5Kg的要求。主体夹具和吸盘夹具锁紧后满足对于机器人的定位精度要求±0.5mm。主体夹具和吸盘夹具的外径最大为84mm，连接后高度大于340mm，能够满足使用需求。

主体夹具设置有一个或多个第一气路管道16。吸盘夹具设置有一个或多个的第二气路管道23。第一气路管道16的轴线与卡紧轴套12和锁紧气缸11的轴线平行，第二气路管道23的轴线与锁紧轴的轴线平行。第一气路管道16和第二气路管道23的数量可以根据设计要求进行设置，例如都为4个，第一气路管道16和第二气路管道23可以保证吸盘装置或锁紧气缸对气路的需求。

可以在第一气路管道16、第二气路管道23上设置用于连接的气路接头。在主体夹具1和吸盘夹具2锁紧的状态下，第一气路管道16和第二气路管道23连接。气路管道的轴线与卡紧轴套12和锁紧气缸11以及锁紧轴 21的轴线平行，即与主体夹具和吸盘夹具的轴线平行，使得主体夹具和吸盘夹具的外径不扩大。

在一个实施例中，如图4所示，锁紧气缸11可以为双作用气缸，双作用气缸的活塞前进或后退都能输出力。可以在锁紧气缸的小腔中设置弹簧112。电磁阀17的工作端口分别与真空气源、锁紧气缸11的大腔113和小腔相通。电磁阀17可以为单控电磁阀，单控电磁阀具有机械控制端171。单控电磁阀有一个线圈，通电时换成另一个状态，不通电时自动还原到原始状态，例如，单控电磁阀的滑阀是弹簧复位的，失电后电磁阀自动复位。单控电磁阀有多种，例如为五位两通单控电磁阀等。

例如，控制锁紧气缸11的电磁阀为五位两通单控电磁阀，将电磁阀的机械控制端设置为气缸压缩态，即锁紧状态，当突然停电时，主体夹具1和吸盘夹具2始终保持锁紧状态。当气源中断时，锁紧气缸11内一端有弹簧，在不连接气源时，气缸始终保持压缩态。实际使用时锁紧气缸 11起到双作用气缸的作用，在主体夹具1和吸盘夹具2为锁紧状态时，锁紧气缸11产生的推力等于气压产生的推力加上弹簧的推力，当气源中断时，气缸产生的推力消失，弹簧的推力可以保持主体夹具1和吸盘夹具2 的锁紧状态。

卡紧轴套12、导向套13和锁紧轴21的材质可以为钢等，卡紧轴套 12、导向套13和锁紧轴21的表面采用渗氮处理，都具有渗氮层。例如，为了减轻设备重量，主体夹具和吸盘夹具的整体机构采用铝合金材料，卡紧轴套12、导向套13和锁紧轴21等关键部件采用45#钢调质后渗氮处理加工工艺，其表面硬度可达到HRC60度左右，具有优良的耐磨性。

在一个实施例中，本实用新型提供一种机器人，包括如上的机械手装置。

上述实施例提供的机械手装置及其机器人，主体夹具和吸盘夹具的锁紧采用气缸推动卡紧轴套，并通过硬质珠分别与卡紧轴套的内锥面和锁紧轴相抵接的方式锁紧吸盘夹具，能够自动实现锁紧功能，简化了操作过程，提高了工作效率，并且生产成本低，气路轴线与主体夹具和吸盘夹具的轴线平行，使机械手装置的外径不扩大；在工作中如果遇到突然停电或气源中断等突发事件时，具有保护措施，提高安全性。

可能以许多方式来实现本实用新型的方法和系统。例如，可通过软件、硬件、固件或者软件、硬件、固件的任何组合来实现本实用新型的方法和系统。用于方法的步骤的上述顺序仅是为了进行说明，本实用新型的方法的步骤不限于以上具体描述的顺序，除非以其它方式特别说明。此外，在一些实施例中，还可将本实用新型实施为记录在记录介质中的程序，这些程序包括用于实现根据本实用新型的方法的机器可读指令。因而，本实用新型还覆盖存储用于执行根据本实用新型的方法的程序的记录介质。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。