一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人的制作方法

本发明涉及堆码机器人技术领域，具体涉及一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人。

背景技术：

机器人(robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

现称机器人大多指由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成的一套装置。

其中的执行机构，大多采用机械手，是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置。在现代生产过程中，机械手被广泛的运用于自动生产线中，机器人的研制和生产已成为高技术领域内，迅速发展起来的一门新兴的技术，它更加促进了机械手的发展，使得机械手能更好地实现与机械化和自动化的有机结合。机械手作业的准确性和各种环境中完成作业的能力，在国民经济各领域有着广阔的发展前景。

机械手主要由执行单元、驱动单元和控制系统三大部分组成。执行机构是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等，常常应用于食品、药品、机械、服装、物流等行业的堆码工作中。

机械手虽然还不如人手那样灵活，但它具有能不断重复工作和劳动，不知疲劳，不怕危险，抓举重物的力量比人手力大的特点，因此，机械手已受到许多部门的重视，并越来越广泛地得到了应用。

现有的机械手需要抓取物品，抓取物品的方式也多种多样，这样需要使用的机械手也应当配备不同的工作模式，从而适应于抓取物品的多样性。

但目前的使用的机械手，大多只具有单一工作模式，无法实现多种模式工作和切换，需要设计一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

本发明目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人。

(二)技术方案

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人，包括丝杆箱及执行单元；

丝杆箱包括箱体、一号伺服电机、丝杆、移动螺母、一号液压缸及卡头；一号伺服电机安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机的输出端水平向右伸出并连接有丝杆，丝杆右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母螺接在丝杆上，移动螺母底部设置有一号液压缸，一号液压缸的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头；箱体底部对应移动螺母移动路径设置有对应的一类滑道；

执行单元包括二号伺服电机、转轴及工作箱；二号伺服电机固定安装在丝杆箱右侧，二号伺服电机的输出端向下连接有转轴，转轴与工作箱固定连接；工作箱左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机带动工作箱转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱，卡头与夹取组件或吸附组件配合工作。

优选的，丝杆箱内还设置有一类导向杆，一类导向杆与丝杆平行、两端穿过移动螺母并固接箱体内壁。

优选的，丝杆箱底部右侧连接有支撑板，转轴穿过支撑板，转轴位于支撑板上方段设置有支承盘，支承盘底部设置有滚珠，滚珠与支撑板滚动接触；工作箱顶部对称设置有两个开口、顶部中间设置有连板，转轴通过法兰与该连板固定连接。

优选的，夹取组件包括一类滑座、夹板及一号伸缩杆组；一类滑座左右间隔设置了两个，包括一类滑座ⅰ和一类滑座ⅱ，之间通过一号伸缩杆组连接；一类滑座ⅰ通过螺钉固定连接在工作箱内壁上，一类滑座ⅱ滑动连接工作箱内壁；一号伸缩杆组由铰接杆件组成，成平行四边形，其中一对角线的两端对应与一类滑座ⅰ和一类滑座ⅱ铰接；一类滑座底部连接一类连杆，一类连杆伸出工作箱底部并设有夹板；工作箱底部对应一类滑座ⅱ运动路径设置有二类滑道。

优选的，一类连杆底端设置有安装夹头，安装夹头通过螺钉固定有夹板，两夹板相对侧还设置有橡胶凸起。

优选的，吸附组件包括二类滑座、二号伸缩杆组、负压吸盘及负压泵；二类滑座左右间隔设置了三个，包括二类滑座ⅰ、二类滑座ⅱ及二类滑座ⅲ，通过二号伸缩杆组连接；二类滑座ⅰ通过螺钉固定连接在工作箱内壁上，二类滑座ⅱ、二类滑座ⅲ滑动连接工作箱内壁；二号伸缩杆组由铰接杆件组成，成双平行四边形，其公共对角线上具有三端，三端对应与二类滑座ⅰ、二类滑座ⅱ及二类滑座ⅲ铰接；二类滑座底部连接二类连杆，二类连杆伸出工作箱底部并连接有空心的安装座，安装座底面安装有若干个负压吸盘；安装座通过负压管连接设置在工作箱上的负压泵；工作箱底部对应二类滑座ⅱ、二类滑座ⅲ运动路径也设置有二类滑道。

优选的，工作箱底部中间也设置有连板，转轴伸入工作箱内并通过法兰与该连板固定连接。

优选的，工作箱后侧内壁设置有左右方向的凸条，凸条设置有t型滑槽，一类滑座、二类滑座设置有对应的t型滑块。

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机器人，包括上述的机械手结构。

优选的，还包括移动支架及z轴伸缩组件；

移动支架包括底座、立板、顶板及滚轮，立板固接在底座上，顶板固接在立板顶端；滚轮安装在底座下方；立板上设置有控制面板，用于控制相关电控元件；

z轴伸缩组件包括安装板、二类液压缸及二类导向杆；

机械手结构安装在安装板底面；二类液压缸安装在顶板上，二类液压缸的伸缩端竖直向下穿过顶板并连接安装板顶部；安装板顶面两端还连接有竖直的二类导向杆，二类导向杆向上穿过顶板。

(三)有益效果

本发明提供了一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构及机器人，具有以下的优点：

1，机械手结构通过二号伺服电机实现工作箱的转动，工作箱右部设置有吸附组件，左部设置有夹取组件，通过工作箱转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱；并设置了丝杆箱，通过一号伺服电机带动丝杆转动，移动螺母沿着丝杆轴向移动，从而带动卡头移动；一号液压缸调节卡头上下位置，与夹取组件或吸附组件配合；

2，夹取组件转动至丝杆箱下方时，调整卡头卡住一类滑座ⅱ；之后调整移动螺母位置，一类滑座ⅱ跟着变化，从而改变夹板间距，实现物品夹持；

3，吸附组件则是基于负压远离，通过负压泵使负压吸盘产生吸力，对物品进行吸附。并且吸附组件的负压吸盘分布还可以调整，转动至丝杆箱下方时，调整卡头卡住二类滑座ⅱ；之后调整移动螺母位置，二类滑座ⅱ、二类滑座ⅲ跟着变化，从而改变间距，进而改变负压吸盘分布；

4，机器人采用液压缸伸缩带动机械手结构上下运动，配合机械手的夹取或吸附，实现对物品的堆码。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的，保护一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中机械手的结构图；

图2为图1中丝杆箱的结构图；

图3为图1中工作箱的结构图；

图4为图3中一类滑座i的结构图；

图5为图3中二类滑座ⅲ的结构图；

图6为本发明中机器人的结构图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-丝杆箱，101-一号伺服电机，102-丝杆，103-移动螺母，104-一类导向杆，105-一号液压缸，106-卡头，107-一类滑道，108-支撑板；

2-二号伺服电机，201-转轴，202-支承盘，203-滚珠，204-法兰；

3-工作箱，301-一类滑座ⅱ，302-一类滑座ⅰ，303-一号伸缩杆组，304-一类连杆，305-安装夹头，307-夹板，308-橡胶凸起，309-二类滑座ⅰ，310-二类滑座ⅱ，311-二类滑座ⅲ，312-二号伸缩杆组，313-二类连杆，314-安装座，315-负压吸盘，316-负压管，317-负压泵，318-滑块，319-滑槽，320-二类滑道；

401-安装板，402-二类液压缸，403-二类导向杆；

501-底座，502-立板，503-顶板，504-滚轮，505-控制面板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构，包括丝杆箱1及执行单元；

丝杆箱1包括箱体、一号伺服电机101、丝杆102、移动螺母103、一号液压缸105及卡头106；一号伺服电机101安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机101的输出端水平向右伸出并连接有丝杆102，丝杆102右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母103螺接在丝杆102上，移动螺母103底部安装有一号液压缸105，一号液压缸105的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头106；箱体底部对应移动螺母103移动路径开有对应的一类滑道101；

执行单元包括二号伺服电机2、转轴201及工作箱3；二号伺服电机2固定安装在丝杆箱1右侧，二号伺服电机2的输出端向下连接有转轴201，转轴201与工作箱3固定连接；工作箱3左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机2带动工作箱3转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱1，卡头106与夹取组件或吸附组件配合工作。

具体的，一号伺服电机101带动丝杆102转动，移动螺母103沿着丝杆102轴向移动，从而带动卡头106移动；一号液压缸105调节卡头106上下位置，与夹取组件或吸附组件配合。

实施例2

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构，包括丝杆箱1及执行单元；

丝杆箱1包括箱体、一号伺服电机101、丝杆102、移动螺母103、一号液压缸105及卡头106；一号伺服电机101安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机101的输出端水平向右伸出并连接有丝杆102，丝杆102右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母103螺接在丝杆102上，移动螺母103底部安装有一号液压缸105，一号液压缸105的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头106；箱体底部对应移动螺母103移动路径开有对应的一类滑道101；

执行单元包括二号伺服电机2、转轴201及工作箱3；二号伺服电机2固定安装在丝杆箱1右侧，二号伺服电机2的输出端向下连接有转轴201，转轴201与工作箱3固定连接；工作箱3左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机2带动工作箱3转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱1，卡头106与夹取组件或吸附组件配合工作。

其中，丝杆箱1内还设置有一类导向杆104，一类导向杆104与丝杆102平行、两端穿过移动螺母103并固接箱体内壁，这样限制移动螺母103自身转动。

其中，丝杆箱1底部右侧连接有支撑板108，转轴201穿过支撑板108，转轴201位于支撑板108上方段固接有支承盘202，支承盘202底部转有滚珠203，滚珠203与支撑板108滚动接触，为转轴201提供支撑；工作箱3顶部对称加工有两个开口、顶部中间设有连板，转轴201通过法兰与该连板固定连接，提供连接稳定性。

实施例3

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构，包括丝杆箱1及执行单元；

丝杆箱1包括箱体、一号伺服电机101、丝杆102、移动螺母103、一号液压缸105及卡头106；一号伺服电机101安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机101的输出端水平向右伸出并连接有丝杆102，丝杆102右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母103螺接在丝杆102上，移动螺母103底部安装有一号液压缸105，一号液压缸105的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头106；箱体底部对应移动螺母103移动路径开有对应的一类滑道101；

执行单元包括二号伺服电机2、转轴201及工作箱3；二号伺服电机2固定安装在丝杆箱1右侧，二号伺服电机2的输出端向下连接有转轴201，转轴201与工作箱3固定连接；工作箱3左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机2带动工作箱3转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱1，卡头106与夹取组件或吸附组件配合工作。

其中，丝杆箱1内还设置有一类导向杆104，一类导向杆104与丝杆102平行、两端穿过移动螺母103并固接箱体内壁，这样限制移动螺母103自身转动。

其中，丝杆箱1底部右侧连接有支撑板108，转轴201穿过支撑板108，转轴201位于支撑板108上方段固接有支承盘202，支承盘202底部转有滚珠203，滚珠203与支撑板108滚动接触；工作箱3顶部对称加工有两个开口、顶部中间设有连板，转轴201通过法兰与该连板固定连接。

其中，夹取组件包括一类滑座、夹板307及一号伸缩杆组303；一类滑座左右间隔设置了两个，包括一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301，之间通过一号伸缩杆组303连接；一类滑座ⅰ302通过螺钉固定连接在工作箱3内壁上，一类滑座ⅱ301滑动连接工作箱3内壁；一号伸缩杆组303由铰接杆件组成，成平行四边形，其中一对角线的两端对应与一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301铰接；一类滑座底部连接一类连杆304，一类连杆304伸出工作箱3底部并设有夹板305；工作箱3底部对应一类滑座ⅱ运动路径开有二类滑道320。

这样，夹取组件转动至丝杆箱1下方时，调整卡头106卡住一类滑座ⅱ302；之后调整移动螺母103位置，一类滑座ⅱ302跟着变化，从而改变夹板307间距，进行物品夹持。

其中，一类连杆304底端加工有安装夹头305，安装夹头305通过螺钉固定有夹板307，两夹板307相对侧还有橡胶凸起。

实施例4

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构，包括丝杆箱1及执行单元；

丝杆箱1包括箱体、一号伺服电机101、丝杆102、移动螺母103、一号液压缸105及卡头106；一号伺服电机101安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机101的输出端水平向右伸出并连接有丝杆102，丝杆102右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母103螺接在丝杆102上，移动螺母103底部安装有一号液压缸105，一号液压缸105的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头106；箱体底部对应移动螺母103移动路径开有对应的一类滑道101；

执行单元包括二号伺服电机2、转轴201及工作箱3；二号伺服电机2固定安装在丝杆箱1右侧，二号伺服电机2的输出端向下连接有转轴201，转轴201与工作箱3固定连接；工作箱3左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机2带动工作箱3转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱1，卡头106与夹取组件或吸附组件配合工作。

其中，丝杆箱1内还设置有一类导向杆104，一类导向杆104与丝杆102平行、两端穿过移动螺母103并固接箱体内壁，这样限制移动螺母103自身转动。

其中，丝杆箱1底部右侧连接有支撑板108，转轴201穿过支撑板108，转轴201位于支撑板108上方段固接有支承盘202，支承盘202底部转有滚珠203，滚珠203与支撑板108滚动接触；工作箱3顶部对称加工有两个开口、顶部中间设有连板，转轴201通过法兰与该连板固定连接。

其中，夹取组件包括一类滑座、夹板307及一号伸缩杆组303；一类滑座左右间隔设置了两个，包括一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301，之间通过一号伸缩杆组303连接；一类滑座ⅰ302通过螺钉固定连接在工作箱3内壁上，一类滑座ⅱ301滑动连接工作箱3内壁；一号伸缩杆组303由铰接杆件组成，成平行四边形，其中一对角线的两端对应与一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301铰接；一类滑座底部连接一类连杆304，一类连杆304伸出工作箱3底部并设有夹板305；工作箱3底部对应一类滑座ⅱ运动路径开有二类滑道320。

其中，一类连杆304底端加工有安装夹头305，安装夹头305通过螺钉固定有夹板307，两夹板307相对侧还有橡胶凸起。

其中，吸附组件包括二类滑座、二号伸缩杆组312、负压吸盘315及负压泵317；二类滑座左右间隔设置了三个，包括二类滑座ⅰ309、二类滑座ⅱ310及二类滑座ⅲ311，通过二号伸缩杆组312连接；二类滑座ⅰ309通过螺钉固定连接在工作箱3内壁上，二类滑座ⅱ310、二类滑座ⅲ311滑动连接工作箱3内壁；二号伸缩杆组312由铰接杆件组成，成双平行四边形，其公共对角线上具有三端，三端对应与二类滑座ⅰ309、二类滑座ⅱ310及二类滑座ⅲ311铰接；二类滑座底部连接二类连杆304，二类连杆304伸出工作箱3底部并连接有空心的安装座314，安装座314底面安装有若干个负压吸盘315；安装座314通过负压管316连接装在工作箱3上的负压泵317；工作箱3底部对应二类滑座ⅱ310、二类滑座ⅲ311运动路径也开有二类滑道。

这样，启动负压泵317，负压吸盘315即产生吸力，对物品进行吸附。考虑到物品大小不一，负压吸盘315的分布也应当能够实现调整。调整方式与夹取组件类似，吸附组件转动至丝杆箱1下方时，调整卡头106卡住二类滑座ⅱ310；之后调整移动螺母103位置，二类滑座ⅱ310、二类滑座ⅲ311跟着变化，从而改变间距，进而改变负压吸盘315分布。

实施例5

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机械手结构，包括丝杆箱1及执行单元；

丝杆箱1包括箱体、一号伺服电机101、丝杆102、移动螺母103、一号液压缸105及卡头106；一号伺服电机101安装在箱体内部左侧壁，一号伺服电机101的输出端水平向右伸出并连接有丝杆102，丝杆102右端与箱体右侧壁转动连接；移动螺母103螺接在丝杆102上，移动螺母103底部安装有一号液压缸105，一号液压缸105的伸缩端向下伸出箱体并连接有卡头106；箱体底部对应移动螺母103移动路径开有对应的一类滑道101；

执行单元包括二号伺服电机2、转轴201及工作箱3；二号伺服电机2固定安装在丝杆箱1右侧，二号伺服电机2的输出端向下连接有转轴201，转轴201与工作箱3固定连接；工作箱3左部设置有夹取组件、右部设置有吸附组件，通过二号伺服电机2带动工作箱3转动进行左右切换，使夹取组件或吸附组件对应于丝杆箱1，卡头106与夹取组件或吸附组件配合工作。

其中，丝杆箱1内还设置有一类导向杆104，一类导向杆104与丝杆102平行、两端穿过移动螺母103并固接箱体内壁，这样限制移动螺母103自身转动。

其中，丝杆箱1底部右侧连接有支撑板108，转轴201穿过支撑板108，转轴201位于支撑板108上方段固接有支承盘202，支承盘202底部转有滚珠203，滚珠203与支撑板108滚动接触；工作箱3顶部对称加工有两个开口、顶部中间设有连板，转轴201通过法兰与该连板固定连接。

其中，夹取组件包括一类滑座、夹板307及一号伸缩杆组303；一类滑座左右间隔设置了两个，包括一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301，之间通过一号伸缩杆组303连接；一类滑座ⅰ302通过螺钉固定连接在工作箱3内壁上，一类滑座ⅱ301滑动连接工作箱3内壁；一号伸缩杆组303由铰接杆件组成，成平行四边形，其中一对角线的两端对应与一类滑座ⅰ302和一类滑座ⅱ301铰接；一类滑座底部连接一类连杆304，一类连杆304伸出工作箱3底部并设有夹板305；工作箱3底部对应一类滑座ⅱ运动路径开有二类滑道320。

其中，一类连杆304底端加工有安装夹头305，安装夹头305通过螺钉固定有夹板307，两夹板307相对侧还有橡胶凸起。

其中，吸附组件包括二类滑座、二号伸缩杆组312、负压吸盘315及负压泵317；二类滑座左右间隔设置了三个，包括二类滑座ⅰ309、二类滑座ⅱ310及二类滑座ⅲ311，通过二号伸缩杆组312连接；二类滑座ⅰ309通过螺钉固定连接在工作箱3内壁上，二类滑座ⅱ310、二类滑座ⅲ311滑动连接工作箱3内壁；二号伸缩杆组312由铰接杆件组成，成双平行四边形，其公共对角线上具有三端，三端对应与二类滑座ⅰ309、二类滑座ⅱ310及二类滑座ⅲ311铰接；二类滑座底部连接二类连杆304，二类连杆304伸出工作箱3底部并连接有空心的安装座314，安装座314底面安装有若干个负压吸盘315；安装座314通过负压管316连接装在工作箱3上的负压泵317；工作箱3底部对应二类滑座ⅱ310、二类滑座ⅲ311运动路径也开有二类滑道。

其中，工作箱3底部中间也设有连板，转轴201伸入工作箱3内并通过法兰与该连板固定连接，进一步提高连接稳定性。

其中，工作箱3后侧内壁设有左右方向的凸条，凸条加工有t型滑槽319，一类滑座、二类滑座连接有对应的t型滑块319，从而保证滑座滑动时不脱落。

实施例6

一种可实现吸附、夹取双模式切换的机器人，包括上述的机械手结构，从而实现可实现吸附、夹取双模式切换。

具体的，还包括移动支架及z轴伸缩组件；

移动支架包括底座501、立板502、顶板503及滚轮504，立板502固接在底座501上，顶板503固接在立板502顶端；滚轮504安装在底座501下方；立板502上装有控制面板505，用于控制相关电气元件；

z轴伸缩组件包括安装板401、二类液压缸402及二类导向杆403；

机械手结构安装在安装板401底面；二类液压缸402安装在顶板503上，二类液压缸402的伸缩端竖直向下穿过顶板503并连接安装板401顶部；安装板401顶面两端还连接有竖直的二类导向杆403，二类导向杆403向上穿过顶板503，从而在二类液压缸402伸缩带动机械手结构升降时进行导向。

需要注意的是，上述电气元件均配有电源，其控制方式为现有技术，为了避免叙述累赘，统一在此处说明。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料过着特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。