一种全自动组合式工业机械手及其控制方法与流程

1.本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种全自动组合式工业机械手及其控制方法。


背景技术：

2.机械手，指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。其主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。它可代替人进行繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，广泛应用于机械制造、轻工和原子能等部门。
3.但现有技术中，机械手一般只具有单一的夹取或者焊接功能，不能在一台机器内同时完成夹取和焊接两种不同的工艺加工。随着科技的高速发展，生产线升级的周期大为缩短，功能单一的加工设备自动化程度低，升级难度大，很容易被淘汰，需要形成生产线，还得需要多台机械搭配组合，占用空间大，频繁地更换设备给产业升级造成较大的成本压力，也不适于一些较小规模的研发机构使用。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种全自动组合式工业机械手及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种全自动组合式工业机械手，包括机械臂，所述机械臂的最前端固定连接有第一连接板，所述第一连接板的底侧壁上固定连接有两个第二连接板，两个所述第二连接板的侧壁上分别固定连接有第一固定板和第二固定板，所述第一固定板的底侧壁上固定连接有第一伸缩气缸，每个所述第一伸缩气缸的底端固定连接有连接壳，每个所述连接壳，所述连接壳内固定连接有伺服电机，所述伺服电机通过驱动装置连接有两个夹持板，所述连接壳的侧壁上固定连接有第二摄像头，所述第二固定板的底侧壁通过压力探测装置连接有第二伸缩气缸，所述第二伸缩气缸输出端固定连接有安装板，所述安装板的侧壁上固定连接有焊接头，所述安装板的侧壁上固定连接有第一摄像头，所述第一连接板的侧壁上固定连接有中央控制器和无线传输模块，所述第一摄像头和第二摄像头的信号输出端均与中央控制器的信号输入端电信号连接，所述第一伸缩气缸、第二伸缩气缸和伺服电机的信号输入端均与中央控制器的信号输出端电信号连接，所述中央控制器通过无线传输模块连接有控制终端。
7.作为本技术方案的进一步改进方案：所述驱动装置包括齿轮，所述齿轮固定连接伺服电机的输出端，所述齿轮的两侧壁上均啮合连接有齿条板，所述连接壳的两侧壁上均开设有贯穿孔，每个所述齿条板滑动连接在贯穿孔中，每个所述齿条板的一端固定连接有第一连接杆，每个所述第一连接杆的底端固定连接有第二连接杆，每个所述夹持板固定连接在每个第二连接杆的一端，两个所述夹持板上贯穿连接有固定杆，所述固定杆的两端均
固定连接有侧板，每个所述侧板固定连接在连接壳的侧壁上。
8.作为本技术方案的进一步改进方案：两个所述夹持板相对的一侧壁上均固定连接有橡胶垫。
9.作为本技术方案的进一步改进方案：所述压力探测装置包括两个固定杆，每个所述固定杆固定连接在第二固定板的底侧壁上，每个所述固定杆的底端固定连接有挡板，每个所述固定杆上套设有挤压弹簧，两个所述固定杆上滑动连接有移动板，所述第二伸缩气缸的底端固定连接在移动板的底侧壁上，所述第二固定板的底侧壁上固定连接有压力传感器，移动板背离第二伸缩气缸的一侧抵在压力传感器的探测端上，所述压力传感器的信号输出端与中央控制器的信号输入端电信号连接。
10.作为本技术方案的进一步改进方案：所述中央控制器采用msp430单片机或型号为omron cp1e-n20dr-d的plc控制器。
11.作为本技术方案的进一步改进方案：所述无线传输模块为无线zigbee模块。
12.作为本技术方案的进一步改进方案：所述齿轮采用耐磨钢材质。
13.作为本技术方案的进一步改进方案：所述第一伸缩气缸和第二伸缩气缸的侧壁上设有防氧化涂层。
14.作为本技术方案的进一步改进方案：所述第一连接板和第二连接板均采用不锈钢材质。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
16.当要进行焊接时，首先第一摄像头可将探测到的图像通过中央控制器和无线传输模块发送到控制终端，控制终端再根据图像控制机械臂顶端上焊接头移到到需要焊接的部位，然后控制终端通过无线传输模块发送信号到中央控制器中，中央控制器控制第二伸缩气缸伸长，使得第二伸缩气缸通过安装板带动焊接头对焊接部位进行接触焊接，当焊接头抵在焊接部位时，压力传感器再通过中央控制器和无线传输模块将焊接头抵压的作用力发送到控制终端，使得控制终端可精确通过机械臂控制焊接的力度大小，当需要夹取物体时，首先第二摄像头可将探测到的图像通过中央控制器和无线传输模块发送到控制终端，然后控制终端再根据图像控制机械臂顶端上的夹持板移到到需要夹取物体的上方，然后控制终端通过无线传输模块发送信号到中央控制器中，中央控制器控制伺服电机顺时针转动带动齿轮旋转，齿轮转动再带动两侧的齿条板相背移动，进而齿条板通过第一连接杆和第二连接杆带动两个夹持板相互分离，之后中央控制器再控制第二伸缩气缸伸长，将两个夹持板下降到需要夹持的物体两旁，之后再逆时针启动伺服电机，伺服电机同上再带动两侧的齿条板相对移动，进而齿条板通过第一连接杆和第二连接杆带动两个夹持板相互靠近，将物体进行夹持固定在两个夹持板之间，该装置设计合理，构思巧妙，机械臂可同时具有夹取和焊接功能，自动化程度高，占用空间小，便于推广。
17.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
18.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
19.图1为本发明提出的一种全自动组合式工业机械手的结构示意图；
20.图2为本发明提出的一种全自动组合式工业机械手中第一连接板和第二连接板之间的正面剖视的结构示意图；
21.图3为图2中a的局部放大结构示意图；
22.图4为本发明提出的一种全自动组合式工业机械手中连接壳的俯视剖面结构示意图；
23.图5为本发明提出的一种全自动组合式工业机械手中连接壳的底面结构示意图；
24.图6为本发明提出的一种全自动组合式工业机械手中安装板的底面结构示意图。
25.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
26.1机械臂、2第一连接板、3第二连接板、4中央控制器、5第一固定板、6第二固定板、7压力传感器、8固定杆、9挤压弹簧、10挡板、11第二伸缩气缸、12安装板、13焊接头、14第一伸缩气缸、15连接壳、16夹持板、17第一摄像头、18第一连接杆、19贯穿孔、20齿轮、21齿条板、22第二摄像头、23伺服电机、24第二连接杆、25侧板、26固定杆、27无线传输模块、28移动板。
具体实施方式
27.以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
28.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
29.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
30.请参阅图1～6，本发明实施例中，一种全自动组合式工业机械手，包括机械臂1，机械臂1的最前端固定连接有第一连接板2，第一连接板2的底侧壁上固定连接有两个第二连接板3，两个第二连接板3的侧壁上分别固定连接有第一固定板5和第二固定板6，第一固定板5的底侧壁上固定连接有第一伸缩气缸14，每个第一伸缩气缸14的底端固定连接有连接壳15，每个连接壳15，连接壳15内固定连接有伺服电机23，伺服电机23通过驱动装置连接有两个夹持板16，连接壳15的侧壁上固定连接有第二摄像头22，第二固定板6的底侧壁通过压力探测装置连接有第二伸缩气缸11，第二伸缩气缸11输出端固定连接有安装板12，安装板12的侧壁上固定连接有焊接头13，安装板12的侧壁上固定连接有第一摄像头17，第一连接板2的侧壁上固定连接有中央控制器4和无线传输模块27，第一摄像头17和第二摄像头22的信号输出端均与中央控制器4的信号输入端电信号连接，第一伸缩气缸14、第二伸缩气缸11
和伺服电机23的信号输入端均与中央控制器4的信号输出端电信号连接，中央控制器4通过无线传输模块27连接有控制终端，控制终端与机械臂1电连接。
31.具体的，驱动装置包括齿轮20，齿轮20固定连接伺服电机23的输出端，齿轮20的两侧壁上均啮合连接有齿条板21，连接壳15的两侧壁上均开设有贯穿孔19，每个齿条板21滑动连接在贯穿孔19中，每个齿条板21的一端固定连接有第一连接杆18，每个第一连接杆18的底端固定连接有第二连接杆24，每个夹持板16固定连接在每个第二连接杆24的一端，两个夹持板16上贯穿连接有固定杆26，固定杆26的两端均固定连接有侧板25，每个侧板25固定连接在连接壳15的侧壁上，两个夹持板16相对的一侧壁上均固定连接有橡胶垫，当需要夹取物体时，首先第二摄像头22可将探测到的图像通过中央控制器4和无线传输模块27发送到控制终端，然后控制终端再根据图像控制机械臂1顶端上的夹持板16移到到需要夹取物体的上方，然后控制终端通过无线传输模块27发送信号到中央控制器4中，中央控制器4控制伺服电机23顺时针转动带动齿轮20旋转，齿轮20转动再带动两侧的齿条板21相背移动，进而齿条板21通过第一连接杆18和第二连接杆24带动两个夹持板16相互分离，之后中央控制器4再控制第二伸缩气缸11伸长，将两个夹持板16下降到需要夹持的物体两旁，之后再逆时针启动伺服电机23，伺服电机23同上再带动两侧的齿条板21相对移动，进而齿条板21通过第一连接杆18和第二连接杆24带动两个夹持板16相互靠近，将物体进行夹持固定在两个夹持板16之间。
32.具体的，压力探测装置包括两个固定杆8，每个固定杆8固定连接在第二固定板6的底侧壁上，每个固定杆8的底端固定连接有挡板10，每个固定杆8上套设有挤压弹簧9，两个固定杆8上滑动连接有移动板28，第二伸缩气缸11的底端固定连接在移动板28的底侧壁上，第二固定板6的底侧壁上固定连接有压力传感器7，移动板28背离第二伸缩气缸11的一侧抵在压力传感器7的探测端上，压力传感器7的信号输出端与中央控制器4的信号输入端电信号连接，当要进行焊接时，首先第一摄像头17可将探测到的图像通过中央控制器4和无线传输模块27发送到控制终端，控制终端再根据图像控制机械臂1顶端上焊接头13移到到需要焊接的部位，然后控制终端通过无线传输模块27发送信号到中央控制器4中，中央控制器4控制第二伸缩气缸11伸长，使得第二伸缩气缸11通过安装板12带动焊接头13对焊接部位进行接触焊接，当焊接头13抵在焊接部位时，压力传感器7再通过中央控制器4和无线传输模块27将焊接头13抵压的作用力发送到控制终端，使得控制终端可精确通过机械臂1控制焊接的力度大小。
33.具体的，中央控制器4采用msp430单片机或型号为omron cp1e-n20dr-d的plc控制器。
34.具体的，无线传输模块27为无线zigbee模块。
35.具体的，齿轮20采用耐磨钢材质。
36.具体的，第一伸缩气缸14和第二伸缩气缸11的侧壁上设有防氧化涂层。
37.具体的，第一连接板2和第二连接板3均采用不锈钢材质。
38.本发明的工作原理是：
39.当要进行焊接时，首先第一摄像头17可将探测到的图像通过中央控制器4和无线传输模块27发送到控制终端，控制终端再根据图像控制机械臂1顶端上焊接头13移到到需要焊接的部位，然后控制终端通过无线传输模块27发送信号到中央控制器4中，中央控制器
4控制第二伸缩气缸11伸长，使得第二伸缩气缸11通过安装板12带动焊接头13对焊接部位进行接触焊接，当焊接头13抵在焊接部位时，压力传感器7再通过中央控制器4和无线传输模块27将焊接头13抵压的作用力发送到控制终端，使得控制终端可精确通过机械臂1控制焊接的力度大小；
40.当需要夹取物体时，首先第二摄像头22可将探测到的图像通过中央控制器4和无线传输模块27发送到控制终端，然后控制终端再根据图像控制机械臂1顶端上的夹持板16移到到需要夹取物体的上方，然后控制终端通过无线传输模块27发送信号到中央控制器4中，中央控制器4控制伺服电机23顺时针转动带动齿轮20旋转，齿轮20转动再带动两侧的齿条板21相背移动，进而齿条板21通过第一连接杆18和第二连接杆24带动两个夹持板16相互分离，之后中央控制器4再控制第二伸缩气缸11伸长，将两个夹持板16下降到需要夹持的物体两旁，之后再逆时针启动伺服电机23，伺服电机23同上再带动两侧的齿条板21相对移动，进而齿条板21通过第一连接杆18和第二连接杆24带动两个夹持板16相互靠近，将物体进行夹持固定在两个夹持板16之间。
41.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。