一种自动化抓手的制作方法

1.本技术涉及机械爪领域，尤其涉及一种自动化抓手。


背景技术：

2.采用同一机器人抓手抓取不同型号的同类型工件时，既需要调整机器人抓手的爪口的大小，令爪口匹配于不同型号的工件，还需要调节机器人抓手的爪口与工件的对准状态。
3.以用于抓取轮类工件的机器人抓手为例，机器人抓手自身的缩放功能可以调节其爪口大小，从而套住不同型号的轮类工件；机器人抓手往往还需要与机械臂等传动设备连接，以满足机器人抓手在至少两个方向的移动自由度。由此可见，前述机器人抓手需要设置三套以上的动力设备来调整爪口的大小和爪口在不同方向的位置，在相邻两次针对不同型号的工件的抓取作业中，前述机器人抓手需要按照次序操纵全部动力设备，增大了轮类工件的抓取作业的复杂程度。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供一种自动化抓手，可以简单快速地实现抓取不同型号的工件。
5.为实现上述目的，本技术提供一种自动化抓手，包括第一直线驱动设备和第二直线驱动设备；第一直线驱动设备和第二直线驱动设备二者的运动方向相互垂直；第一直线驱动设备的输出端与第二直线驱动设备的安装基座连接，第二直线驱动设备的输出端连接有至少两个夹爪，全部夹爪沿第二直线驱动设备的运动方向相对运动；相向分布的两个夹爪形成用于抓取物体的操作爪。
6.在一些实施例中，第二直线驱动设备的输出端连接有两个夹爪；两个夹爪沿第二直线驱动设备的运动方向双向移动。
7.在一些实施例中，第二直线驱动设备包括伺服电机和丝杠组件；丝杠组件包括滚珠丝杠和两个安装于滚珠丝杠的丝杠滑块；滚珠丝杠与伺服电机的输出轴同轴且相对固定；两个丝杠滑块分别固定连接于两个夹爪。
8.在一些实施例中，任一夹爪包括面状夹板。
9.在一些实施例中，任一夹爪还包括至少两个可拆卸地安装于面状夹板的限位件；限位件沿面状夹板的法向滑动安装；同一夹爪的全部限位件并排分布；多个限位件的并排分布方向平行于面状夹板且垂直于滚珠丝杠的轴向。
10.在一些实施例中，第二直线驱动设备还包括直线导轨；直线导轨平行于滚珠丝杠，夹爪滑动安装于直线导轨。
11.在一些实施例中，安装基座呈板状；第一直线驱动设备安装于安装基座的板面中部；第二直线驱动装置的运动方向平行于安装基座的板面，第二直线驱动装置沿运动方向的两端均贴合安装于安装基座。
12.在一些实施例中，第一直线驱动设备包括驱动主体、第一安装板和第二安装板；第一安装板和第二安装板分别设于驱动主体的运动方向的两端，驱动主体的输出端为第一直线驱动设备的输出端；第二安装板与安装基座相互平行，第二安装板与安装基座之间设有至少三个导柱，任一导柱垂直于第二安装板，全部导柱分别安装于第二安装板的多个边角；驱动主体的输出端位于全部导柱之间。
13.在一些实施例中，全部导柱分别安装于安装基座的多个边角。
14.在一些实施例中，任一导柱包括相互套设且滑动连接的第一导向件和第二导向件；第一导向件穿设且固定于第二安装板的安装孔内，第二导向件穿设且固定于安装基座的安装孔内。
15.相对于上述背景技术，本技术所提供的自动化抓手包括第一直线驱动设备、第二直线驱动设备和至少两个夹爪；在该自动化抓手中，第一直线驱动设备和第二直线驱动设备此二者的运动方向相互垂直；第一直线驱动设备的输出端与第二直线驱动设备的安装基座连接，第二直线驱动设备的输出端连接于夹爪，全部夹爪沿第二直线驱动设备的运动方向相对运动；相向分布的两个夹爪形成用于抓取物体的操作爪。
16.采用上述自动化抓手抓取物体时，第一直线驱动设备带动第二直线驱动设备和操作爪同时移动，也视为调节操作爪的高度；第二直线驱动设备带动操作爪的多个夹爪相对运动，因此，第二直线驱动设备调整多个夹爪的间距时，不仅实现了调节操作爪的爪口尺寸，还实现了调节操作爪的爪口在第二直线驱动设备的运动方向的位置，对操作爪的爪口对准物体从而套设物体。
17.综上可见，该自动化抓手利用第二直线驱动设备实现操作爪的缩放功能，达到调节操作爪的爪口尺寸的目的；该自动化抓手利用第一直线驱动设备和第二直线驱动设备实现操作爪在两个相互垂直的方向上的位置调节，令操作爪对准物体并抓取物体。第一直线驱动设备和第二直线驱动设备动作简单、易于操作，可快速满足不同型号的工件的抓取作业的要求。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例所提供的自动化抓手在第一方向上的结构示意图；
20.图2为本技术实施例所提供的自动化抓手在第二方向上的结构示意图；
21.图3为本技术实施例所提供的自动化抓手与机架在第三方向上的装配示意图；
22.图4为本技术实施例所提供的自动化抓手与机架在第四方向上的装配示意图。
23.其中，1-第一直线驱动设备、11-第一安装板、12-第二安装板、2-第二直线驱动设备、21-伺服电机、22-丝杠组件、221-滚珠丝杠、222-丝杠滑块、23-安装基座、24-直线导轨、3-夹爪、31-面状夹板、32-限位件、4-导柱、41-第一导向件、42-第二导向件。
具体实施方式
24.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
25.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
26.请参考图1至图4，图1为本技术实施例所提供的自动化抓手在第一方向上的结构示意图；图2为本技术实施例所提供的自动化抓手在第二方向上的结构示意图；图3为本技术实施例所提供的自动化抓手与机架在第三方向上的装配示意图；图4为本技术实施例所提供的自动化抓手与机架在第四方向上的装配示意图。
27.请参考图1，本技术提供一种自动化抓手，包括夹爪3和两个直线驱动设备，夹爪3安装于其中一个直线驱动设备，例如，两个直线驱动设备分别指的是第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2，第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2此二者均做直线往复运动，且此二者的运动方向相互垂直，第一直线驱动设备1的输出端与第二直线驱动设备2的安装基座23连接，第二直线驱动设备2的输出端与夹爪3连接，则利用第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2可以带动夹爪3在两个相互垂直的方向分别移动。
28.在该自动化抓手中，第二直线驱动设备2的输出端设有至少两个夹爪3，在第二直线驱动设备2的驱动下，全部夹爪3沿第二直线驱动设备2的运动方向相对运动，包括多个夹爪3相互靠近和相互远离，可见，多个夹爪3可形成用于抓取物体的操作爪。多个夹爪3相互远离时，该操作爪张开；多个夹爪3相互靠近时，该操作爪合拢。
29.多个夹爪3相对运动包括任意一个夹爪3可沿第二直线驱动设备2的运动方向往复移动这一情况，也包括部分夹爪3固定且部分夹爪3可沿第二直线驱动设备2的运动方向往复移动这一情况；其中，夹爪3固定指的是夹爪3相对于第二直线驱动设备2的安装基座23固定不动。
30.第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2均可设置为伸缩缸、滚珠丝杠、直线滑轨等设备。
31.针对运动方向相互垂直的第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2，举例来说，第一直线驱动设备1沿z轴方向做直线往复运动，第二直线驱动设备2沿x轴方向做直线往复运动，则第一直线驱动设备1可以带动第二直线驱动设备2和夹爪3产生沿z轴方向的位移，即第一直线驱动设备1可以用于调整第二直线驱动设备2和夹爪3的z轴坐标；第二直线驱动设备2可以带动夹爪3产生沿x轴方向的位移，即第二直线驱动设备2可以用于调整夹爪3的x轴坐标，通过增大或者减小部分夹爪3的x轴坐标来改变多个夹爪3在x轴上的间距，实现多个夹爪3相互靠近和相互远离。
32.采用本技术所提供的上述自动化抓手抓取物体时，第二直线驱动设备2可以实现对多个夹爪3的间距实现无级调节，令多个夹爪3所形成的操作爪可用于抓取不同尺寸形态的物体；第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2可用于分别调节操作爪在两个不同方向的位置，方便快速地满足操作爪对物体的抓取要求。
33.下面结合附图和实施方式，对本技术所提供的自动化抓手做更进一步的说明。
34.在一些实施例中，可参考图1，本技术所提供的自动化抓手具有两个夹爪3，即第二直线驱动设备2的输出端连接有两个夹爪3，这两个夹爪3可以沿第二直线驱动设备2的运动方向双向移动，也就是说，第二直线驱动设备2的输出端可以带动任意一个夹爪3做直线往复运动，令前述两个夹爪3朝相同方向移动和朝相反方向移动，当然也可以仅带动其中一个夹爪3移动。
35.第二直线驱动设备2带动两个夹爪3朝相同方向移动时，若两个夹爪3的运动速率相等，则这两个夹爪3共同朝第二直线驱动设备2的运动方向的一端移动，例如，第二直线驱动设备2沿x轴做直线往复运动，则前述两个夹爪3可以同时朝x轴的正方向移动，移动过程中，这两个夹爪3的间距始终维持不变。可见，第二直线驱动设备2和夹爪3的前述运动特性可用于调整操作爪和待抓取的物体的对准状态，也可以带动已抓取的物体向x轴的指定方向移动。
36.第二直线驱动设备2带动两个夹爪3朝相同方向移动时，若两个夹爪3的运动速率不等，则一方面两个夹爪3共同朝第二直线驱动设备2的运动方向的一端移动，另一方面两个夹爪3之间的间距产生变化。可见，第二直线驱动设备2和夹爪3的前述运动特性可用于调整操作爪和待抓取的物体的对准状态，同时令操作爪的爪口大小符合不同尺寸形态的物体的要求。
37.第二直线驱动设备2带动两个夹爪3朝相反方向移动时，显然两个夹爪3之间的间距增大，操作爪可用于抓取尺寸更大的物体。
38.第二直线驱动设备2可采用丝杠传动原理实现直线往复运动，例如，第二直线驱动设备2可包括伺服电机21和丝杠组件22，此丝杠组件22具有滚珠丝杠221和两个设于滚珠丝杠221的丝杠滑块222；前述伺服电机21的输出轴与滚珠丝杠221同轴固定，前述两个丝杠滑块222分别固定连接两个夹爪3，从而带动两个夹爪3沿滚珠丝杠221的轴向滑动。
39.针对上述第二直线驱动设备2，伺服电机21和丝杠组件22具体可采用不同的连接关系实现装配，相应地，两个夹爪3实现双向运动的具体形式有存在差异。
40.例如，丝杠组件22包括一个滚珠丝杠221和两个丝杠滑块222时，滚珠丝杠221可设置两道旋转相反的螺旋槽，两个丝杠滑块222分别装配于前述两道螺旋槽内；显然，一个滚珠丝杠221与一个伺服电机21连接。无论伺服电机21带动滚珠丝杠221顺时针旋转还是逆时针旋转，两个丝杠滑块222的移动方向均互为反向，因此，如果顺时针旋转的伺服电机21带动两个丝杠滑块222相互靠近，则逆时针旋转的伺服电机21就会带动两个丝杠滑块222相互远离。此外，丝杠组件22也可以包括两个滚珠丝杠221和两个丝杠滑块222，两个滚珠丝杠221各自设有一道螺旋槽，两个滚珠丝杠221的螺旋槽的旋向相反，两个丝杠滑块222分别与前述两个滚珠丝杠221装配，这两个滚珠丝杠221采用同一伺服电机21驱动，第二直线驱动设备2的前述装配方式同样能够驱动两个丝杠滑块222相互远离和相互靠近，进而实现两个夹爪3相互远离和相互靠近。
41.在上述两个例子中，两个夹爪3由同一伺服电机21驱动，因此，两个夹爪3的移动速率与伺服电机21的转速始终维持特定关系，无法单独调节某个夹爪3，操作性能存在局限。对此，为了实现单独调节某个夹爪3，上述第二直线驱动设备2也可以采用两个伺服电机21、两个滚珠丝杠221和两个丝杠滑块222分别带动两个夹爪3移动，从而准确、灵活地调节任意一个夹爪3的位置。
42.至于安装于丝杠滑块222的夹爪3，可包括面状夹板31，例如以平面板体作为前述夹爪3。使用夹爪3抓取物体时，两个平面板体可在物体的两对侧分别贴合并挤压物体，利用平面板体与物体之间的摩擦力实现平面板体与物体的相对固定。
43.仅依靠面状夹板31与物体之间的摩擦力夹持物体时，一方面物体容易从两个面状夹板31之间意外脱落，另一方面这两个面状夹板31只能用于抓取重量较小且形状较为规整的物体，很难用于抓取重量较大或者形状特殊的物体。针对前述问题，为了提高面状夹板31对物体的抓取能力，面状夹板31可设置倒钩结构。设有倒钩结构的面状夹板31既利用其板面贴合夹紧物体的表面，还利用倒钩结构向上承托物体，从而安全可靠的抓取物体。
44.在上述示例的基础上，为了改善夹爪3对不同尺寸和形态的物体的适应性，夹爪3的面状夹板31可拆卸地安装有限位件32，此限位件32作为面状夹板31的倒钩结构。操作人员使用该自动化抓手时，既可以将不同尺寸限位件32安装于面状夹板31，也可以将限位件32拆离面状夹板31，以满足不同作业的操作需求。
45.可参考图1和图2，一个面状夹板31连接至少两个限位件32；任意一个限位件32沿面状夹板31的法向滑动安装，全部限位件32在同一夹爪3中并排分布，同一夹爪3的全部限位件32的并排分布方向平行于面状夹板31且垂直于丝杠的轴向。前述限位件32具体可设置为螺杆，相应地，面状夹板31内设有可供螺杆螺旋安装的螺纹孔。
46.第二直线驱动设备2采用丝杆传动原理带动夹爪3移动时，第二直线驱动设备2的丝杠组件22除了滚珠丝杠221和丝杠滑块222以外，往往还具有与滚珠丝杠221平行的直线导轨24。在前述丝杠组件22中，夹爪3同时安装于直线导轨24和丝杠滑块222；其中，滚珠丝杠221通过丝杠滑块222向夹爪3提供平移的动力，直线导轨24用于约束夹爪3的运动方向。
47.在本技术提供的另外一些实施例中，可参考图1和图2，第二直线驱动设备2的安装基座23呈板状；第二直线驱动设备2的运动方向平行于前述安装基座23的板面，第二直线驱动设备2沿其运动方向的两端均贴合安装于安装基板的板面；第一直线驱动设备1的输出端与安装基座23的板面中心固定连接。
48.根据第二直线驱动设备2中安装基座23与其他零部件的上述连接关系可知，沿第二直线驱动设备2的运动方向来看，安装基座23的板面的尺寸接近第二直线驱动设备2沿运动方向的尺寸，再结合第一直线驱动设备1与安装基座23的连接关系可知，安装基座23不仅可以为第二直线驱动设备2的多个零部件提供安装基础，当第二直线驱动设备2利用夹爪3抓取不同物体时，安装基座23也有利于令物体的重心与第一直线驱动设备1的运动轨迹尽可能重合于同一直线，提高该自动化抓手在抓取作业中的载重。
49.在上述实施例的基础上，可参考图1，第一直线驱动设备1包括驱动主体、第一安装板11和第二安装板12；第一安装板11和第二安装板12此二者分别设于驱动主体的运动方向的两端，驱动主体的输出端也就是第一直线驱动设备1的输出端。其中，第一安装板11可平行于第二安装板12。
50.在第一直线驱动设备1中，第二安装板12与第二直线驱动设备2的安装基座23相互平行，前述第二安装板12和安装基座23之间设有至少三个导柱4，任意一个导柱4垂直连接第二安装板12和安装座，全部导柱4分别安装于第二安装板12的多个边角，驱动主体的输出端位于全部导柱4之间。在第一直线驱动设备1的驱动主体带动第二直线驱动设备2的安装基座23移动时，全部导柱4能够约束安装基座23的运动方向，提高安装基座23的运动平稳
性。
51.通常，第一直线驱动设备1的第二安装板12与第二直线驱动设备2的安装基座23形状相似且几何等大。如图1和图2所示，第二安装板12和安装基座23均设置为矩形板体，第二安装板12的尺寸等于或者略小于安装基座23的尺寸。采用多个导柱4连接第二安装板12和安装基座23时，全部导柱4不仅与第二安装板12的四个边角连接，还与安装基座23的四个边角连接。
52.采用导柱4约束第二直线驱动设备2的运动方向时，若导柱4为一根刚性柱体，则第二安装板12和安装基座23二者之一可与导柱4固定连接且另外一者与导柱4滑动连接；若导柱4为伸缩杆结构，例如，导柱4包括相互套设且滑动连接的第一导向件41和第二导向件42，则导柱4的两端可分别固定连接第二安装板12和安装基座23，换言之，第一导向件41穿设且固定于第二安装板12的安装孔内，第二导向件42穿设且固定于安装基座23的安装孔内，第一直线驱动设备1带动安装基座23移动时，导柱4随之伸缩。
53.上述自动化抓手可通过第一直线驱动设备1的第一安装板11或第二安装板12与其他设备连接，可参考图3和图4，第二安装板12贴合固定于机架。
54.综上可见，本技术所提供的自动化抓手利用第一直线驱动设备1和第二直线驱动设备2可实现操作爪在高度方向的无级调节和操作爪的爪口位置与爪口尺寸的无级调节，可以方便快速地满足不同品种的轮体的抓取，也能适用于不同类型的工件的抓取作业。
55.以上对本技术所提供的自动化抓手进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。