一种杯具抓取机构的制作方法

本实用新型涉及一种杯具抓取机构，属于机械手技术领域。

背景技术：

随着我国机器人技术的不断提升，机器人市场也在逐渐扩大，越来越多的机器人出现在工业、服务、家庭以及空间等领域。机械手作为机器人上必不可少的执行机构也得到了充分的发展。

工业机械臂上常见的机械抓取机构主要可分为气动、电动和灵巧手三种。气动抓取机构重量轻、结构简单、成本低，但是需要配备气源和气管，气管往往在机械臂外侧布置，存在干涉的隐患。通常气动抓取机构只有2、3个工位，且气压无法调节，不能完成抓取不同尺寸、不同重量物体的任务。常见的用于抓取杯具的电动抓取机构包括依次连接的驱动组件、传动组件以及手爪，所述手爪通常为适用于特定杯型的固定工装或这相对设置的两个指状抓手。现有工装式手爪不能满足对不同型号杯具的抓取，指状手爪仅靠竖直平面的摩擦力抓取杯具，需要给杯具提供较大的挤压力，易导致纸杯、软塑料杯等变形。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种杯具抓取机构，通过将抓取部与杯具的接触面设计成上端直径大下端直径小的锥面，抓取部给杯体提供向上的支撑力，避免仅靠挤压力克服重力导致压力过大，易造成水杯变形的问题。

本实用新型的技术解决方案是：

一种杯具抓取机构，包括驱动组件、传动组件和手爪，所述手爪包括相对设置的两个抓取部，所述抓取部上设有锥面，且两个所述抓取部上的锥面相对，所述驱动组件用于给所述传动组件提供驱动力，所述传动组件用于带动所述两个抓取部相对运动使所述锥面与杯具的外表面接触夹紧。

在一可选实施例中，所述锥面的锥角为10～16°。

在一可选实施例中，所述锥面上附有弹性胶层。

在一可选实施例中，所述弹性胶层为2～3mm厚的发泡橡胶。

在一可选实施例中，所述两个抓取部在抓取状态时，锥面同轴，且两个所述抓取部的第一端之间形成第一缺口，所述第一缺口对应的圆心角为90～110°，两个所述抓取部的第二端形成第二缺口，所述第二缺口对应的圆心角为30～40°。

在一可选实施例中，所述驱动组件包括电机、丝杠及丝杠螺母，所述电机带动所述丝杠转动，所述丝杠螺母与所述传动组件连接，以带动所述传动组件运动。

在一可选实施例中，所述的杯具抓取机构，还包括光电开关和控制器，所述光电开关用于当所述丝杠螺母位于预设位置范围内时向所述控制器发送触发信号，所述控制器用于根据所述触发信号控制所述丝杠螺母返回预设位置。

在一可选实施例中，所述的杯具抓取机构，还包括基座，所述电机固定在所述基座上，所述丝杠设置在所述基座的中轴线上，所述传动组件包括以所述中轴线为对称轴对称设置的两组平行四连杆结构，所述两组平行四连杆结构与两个所述抓取部一一对应，用于连接对应的所述抓取部与所述基座，所述平行四连杆结构通过连杆与所述丝杠螺母连接，并在所述丝杠螺母的带动下推动所述抓取部移动。

在一可选实施例中，所述平行四连杆结构中的一对平行杆中，一个与所述抓取部固定连接，另一个与所述基座转动连接，所述平行四连杆结构中的另一对平行杆中的一个中部与所述连杆固定连接，所述连杆与所述基座转动连接。

在一可选实施例中，所述平行四连杆结构通过销轴与其他各部件实现转动连接，所述销轴上套设有非金属轴环，所述非金属轴环内外圈均为过盈配合。

本实用新型与现有技术相比有益效果为：

(1)本实用新型实施例提供的杯具抓取机构，通过将抓取部与杯具的接触面设计成上端直径大下端直径小的锥面，抓取部给杯体提供向上的支撑力，避免仅靠挤压力克服重力导致压力过大，易造成水杯变形的问题；

(2)通过设置弹性胶层既能够增大摩擦系数、较少抓取水杯的正压力，进一步避免水杯变形，又能够依靠弹性层变形，在一定范围内改变抓取部内部弧面的锥角，以适应不同锥角的杯具；

(3)第一缺口和第二缺口的角度配合，既能够保证杯具顺利地从第一缺口穿入两个抓取部形成的空间内，又能避免由于锥面弧度较小导致的水杯在垂直平面内的晃动。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供了一种杯具抓取机构立体示意图(反面看)；

图2为本实用新型实施例提供的杯具抓取机构在抓取部处于抓取状态时的示意图，其中a为未抓取杯具时，图b为抓取杯具时；

图3为本实用新型实施例提供的杯具抓取机构在两个抓取部处于相对距离最小时的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的杯具抓取机构在两个抓取部处于相对距离最大时的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的连接框示意图；

图6为本实用新型实施例提供的抓取部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实例对本实用新型作详细说明。

如图1～4所示，本实用新型实施例提供了一种杯具抓取机构，包括驱动组件、传动组件和手爪，所述手爪包括相对设置的两个抓取部11，如图6所示，所述抓取部11上设有锥面a，且两个所述抓取部11上的锥面a相对，在抓取时，所述驱动组件给所述传动组件提供驱动力，所述传动组件带动所述两个抓取部11相向运动或相背运动使所述锥面与杯具的外表面接触夹紧。

本实用新型实施例提供的驱动组件可以包括伺服电机、步进电机等驱动组件，本实用新型不作限定；所述传动组件可以包括平行四连杆传动结构、丝杠传动结构、齿轮传动结构等，本实用新型不作限定；所述杯具优选为上端开口直径大下底直径小的锥台形杯具，更优选开口处不带外翻边的杯具。

在初始状态时，两个抓取部张开，处于相对距离最大(如图4所示)或较大的位置，抓取时，两个抓取部相向运动，相对距离缩小直至抓取部的锥面抱紧杯具的外表面。或者，在初始状态时，两个抓取部处于相对距离最小或较小(如图3所示)的位置，抓取时，两个抓取部相背运动，相对距离缩小直至抓取部的锥面能抱紧杯具的外表面。

本实用新型实施例提供的杯具抓取机构，通过将抓取部与杯具的接触面设计成上端直径大下端直径小的锥面，抓取部给杯体提供向上的支撑力，避免仅靠挤压力克服重力导致压力过大，易造成水杯变形的问题。本实用新型提供的杯具抓取机构能够负载1Kg负载(1L水)且保证纸杯不会压瘪，不会有明显变形。

具体地，所述锥面的锥角为10～16°，以适应多数市面上的锥筒型杯具。

进一步地，所述锥面上附有弹性胶层(图中未示出)，通过设置弹性胶层既能够增大摩擦系数、较少抓取水杯的正压力，进一步避免水杯变形，又能够依靠弹性层变形，在一定范围内改变抓取部内部弧面的锥角，以适应不同锥角的杯具。

在一可选实施例中，所述弹性胶层为2～3mm厚的发泡橡胶。

如图2所示，在一可选实施例中，所述两个抓取部11在抓取状态时，锥面同轴，且两个所述抓取部的第一端之间形成第一缺口，所述第一缺口对应的圆心角α为90～110°，两个所述抓取部的第二端形成第二缺口，所述第二缺口对应的圆心角β为30～40°，抓取时，所述杯具水平穿过所述第一缺口。该角度配合，既能够保证杯具顺利地从第一缺口穿入两个抓取部形成的空间内，又能避免由于锥面弧度较小导致的水杯在垂直平面内的晃动。

具体地，如图2和3所示，所述驱动组件包括电机1、丝杠12及丝杠螺母2，所述电机1带动所述丝杠12转动，所述丝杠螺母2与所述传动组件连接，以带动所述传动组件运动。具体地，本实用新型实施例中，丝杠螺母2通过转接件9与传动组件转动连接。该驱动机构体积小、重量轻。

进一步地，所述的杯具抓取机构，还包括光电开关3和控制器(图中未示出)，所述光电开关用于当所述丝杠螺母位于预设位置范围内时向所述控制器发送触发信号，所述控制器用于根据所述触发信号控制所述丝杠螺母返回预设位置。具体地，控制器通过控制步进电机形成控制丝杠螺母运动。具体地，如图3所示，本实用新型实施例中，通过在丝杠螺母2上设置金属片10，在预设位置设置光电开关3当金属片10进入光电开关3的感应区域内时，光电开关发送触发信号。通过采用光电开关和控制器配合获取抓取部的绝对位置信息，代替了价格较高的绝对编码器，节约了成本。

具体地，所述控制器用于根据所述触发信号判断所述丝杠螺母是否位于预设位置范围内，若是，则控制所述丝杠螺母向靠近所述抓取部的方向运动，直至离开所述预设位置范围一定距离，然后控制所述丝杠螺母向远离所述抓取部的位置运动，直至检测到所述光电开关信号的上升沿；若否，则控制所述丝杠螺母向远离所述抓取部的位置运动，直至检测到所述光电开关信号的上升沿。该方法确保检测灵位时的运动方向一致，消除丝杠回差的影响。

进一步地，所述的杯具抓取机构还包括基座5，所述电机1固定在所述基座5上，所述丝杠12设置在所述基座5的中轴线上，所述传动组件包括以所述中轴线为对称轴对称设置的两组平行四连杆结构7，所述两组平行四连杆结构7与两个所述抓取部11一一对应，用于连接对应的所述抓取部11与所述基座5，所述平行四连杆结构7通过连杆与所述丝杠螺母2连接，并在所述丝杠螺母2的带动下推动所述抓取部11移动。该传动组件结构简单，可靠性高。具体地，如图2所示，平行四连杆结构7中的一对短平行杆中，一个与抓取部11一体成型，另一个与基座5一体成型，平行四连杆结构7中的一对长平行杆的两端分别通过销轴与所述短平行杆转动连接，且其中一个长平行杆中部通过销轴与所述连杆转动连接，，本实施例中，销轴上套设有中空圆柱形非金属轴环(聚氨酯等自润滑材料轴环)，非金属轴环内外圈均为过盈配合。该结构既能减小摩擦避免转动过程中卡死，又能避免间隙配合导致的抓取部松散、晃动，导致位置有较大偏差。

进一步地，本实用新型实施例中，为便于安装电机并便于将抓取机构与机械臂连接，如图3所示，本实用新型还提供了连接框4和连接端板6，如图2和5所示，连接框4为一端开口的矩形框结构，开口端与基座5连接，电机安装在框内，与开口端相对的一端设有豁口b，所述豁口用于引电机等连接线，实现在后续机械臂内部布线，所述端板用于与机械臂连接。

以上所述，仅为本实用新型一个具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

本实用新型未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。