一種機械手裝置制造方法

一種機械手裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機械手裝置，包括用于拾取物品的機械手，還包括用于帶動所述機械手作全方位移動的底座機構，聯合作用帶動機械手在空間內移任意移動的旋轉機構、升降機構和移動機構，及帶動裝置整體過橋的過橋機構。本實用新型提供的機械手裝置，整體能方便進行全方位移動，行程范圍不受影響，通過轉動機構、升降機構和移動機構的聯合作用，機械手能移至空間內的任意位置，通用性好。機械手通過公轉機構和自轉機構的作用，不僅能拾取、置放物品，還能完成擰緊、擰松動作，能用于擰緊或擰松螺母或螺栓等零件。
【專利說明】一種機械手裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及機械手【技術領域】，尤其涉及一種能拾取后搬運物體、又能用于擰 緊零部件的機械手裝置。

【背景技術】
[0002] 隨著自動化技術的發展及其廣泛應用，機器人技術的使用范圍也越來越大，從車 間的智能焊接工作到日常生活，都能體驗到機器人技術帶來的便捷。使用機器人技術能有 效提高生產效率和產品合格率，便于降低人工成本，并大幅提高生產效益。機器人在日常生 活中的應用給人們帶來了很多方便，尤其對于不便進行一些正常活動的殘疾人士，機器人 能幫助其完成一些必要的日常活動。
[0003] 其中，機械手是機器人技術中一種較為常用的裝置，主要用于抓取物體并將物體 移動至目標位置，現有的機械手一般采用關節臂機構形式，機械手安裝在關節臂機構的一 端，關節臂機構的另一端采用轉動安裝形式固定在一處。此種機械手的活動范圍由關節臂 機構的長度決定，根據不同的使用情況需選擇不同型號的機械手，通用性差，且安裝后不便 輕易更換安裝位置，需在每個工作位置均進行安裝，不便于有效節約成本。 實用新型內容
[0004] 為了克服上述現有技術的缺點和不足，本實用新型提供了一種能全方位移動的機 械手裝置，且該機械手裝置不僅能拾取、搬運物體，還能用于擰緊零部件。
[0005] 為了達到上述技術目的，本實用新型提供的機械手裝置包括用于帶動所述機械手 作全方位移動的底座機構，所述底座機構包括底座、設置在所述底座上相對兩側的下滾輪 及用于帶動相應下滾輪轉動的電機一。
[0006] 電機一帶動各個相應的下滾輪轉動，實現底座機構的前進、后退及轉彎，進而帶動 機械手進行全方位移動，擴大行程范圍，且此機械手由于安裝在可活動的底座機構上，更換 使用空間時無需進行拆卸、重裝，能有效節約成本。
[0007] 優選的，還包括用于帶動所述機械手實現平面旋轉運動的旋轉機構，所述旋轉機 構包括電機三及與所述電機三配合的傳動機構一，所述機械手與所述傳動機構一中的從動 件連接。
[0008] 優選的，還包括用于帶動所述機械手實現堅直上下運動的升降機構，所述升降機 構包括電機四、設置在所述傳動機構一中的從動件上的絲桿一、用于將所述電機四的動力 傳遞至所述絲桿一的傳動機構二及與所述絲桿一通過螺紋配合連接在一起的升降板，所述 機械手與所述升降板連接。
[0009] 優選的，還包括用于帶動所述機械手實現平面來回移動的移動機構，所述移動機 構包括電機五、用于安裝所述機械手的基板、與所述基板通過螺紋配合連接在一起的絲桿 二及用于將所述電機五的動力傳遞至所述絲桿二的傳動機構三，所述絲桿二的一端轉動設 置在所述升降板上。
[0010] 轉動機構、升降機構和移動機構分別帶動機械手完成平面旋轉運動、堅直上下運 動和平面來回運動，三者結合能使機械手在立體空間內實現X、Y、Z三個方向上的移動和轉 動，機械手的活動范圍大，機械手裝置的通用性好。
[0011] 優選的，還包括用于帶動整體完成過橋運動的過橋機構，所述過橋機構包括固定 設置在所述底座上方的基座、至少兩個設置在所述基座上的上滾輪及用于帶動相應上滾輪 轉動的電機二。
[0012] 當路面情況不平整或者有溝壑導致裝置整體難以通過底座機構移動時，在此局部 位置處架設小橋，電機二帶動上滾輪在此小橋上表面轉動進而帶動整體裝置過橋。
[0013] 優選的，所述上滾輪周向外壁的中間位置設有環形凸起。在小橋的長度方向設置 與該環形凸起適配的凹槽，過橋時，環形凸起始終卡在凹槽內，如此能避免過橋時因上滾輪 轉動方向有偏差導致裝置整體從小橋上掉落的情形，進而避免摔壞裝置整體。
[0014] 優選的，所述機械手包括至少三個分爪及用于帶動所述分爪實現旋轉運動的公轉 機構，所述公轉機構包括電機六、轉動設置的公轉從動件及固定在所述電機六的動力輸出 軸上且與所述公轉從動件配合的公轉主動件，所述分爪與所述公轉從動件連接。
[0015] 電機六轉動后通過公轉主動件帶動公轉從動件轉動，公轉從動件帶動分爪以公轉 從動件的中心線為軸心線作公轉運動，通過機械手的公轉運動能抓牢物體正轉或反轉，因 此，可以利用此機械手擰緊或擰松物件，如擰緊或擰松螺栓、螺母等。
[0016] 優選的，所述機械手還包括用于帶動所述分爪實現張開或收攏動作的自轉機構， 所述自轉機構包括電機七、用于安裝相應分爪且轉動設置在所述公轉從動件上的自轉行星 輪、與各所述自轉行星輪均嚙合的自轉太陽輪及用于將所述電機七的動力傳遞至所述自轉 太陽輪的傳動機構四。
[0017] 電機七運行后通過傳動機構四、自轉太陽輪帶動自轉行星輪轉動，各自轉行星輪 帶動安裝在其上的分爪收攏或張開，因此，此機械手可以通過各分爪同步的收攏或張開動 作完成物件拾取、放置工作。
[0018] 優選的，所述升降機構還包括至少一根垂直固定設置在所述傳動機構一中的從動 件上的支桿一，所述升降板套裝在所述支桿一上。
[0019] 優選的，所述移動機構還包括至少一根支桿二，所述支桿二的兩端分別與所述升 降板和所述基板轉動安裝在一起。
[0020] 本實用新型提供的機械手裝置，整體能方便進行全方位移動，行程范圍不受影響， 通過轉動機構、升降機構和移動機構的聯合作用，機械手能移至空間內的任意位置，通用性 好。機械手通過公轉機構和自轉機構的作用，不僅能拾取、置放物品，還能完成擰緊、擰松動 作，能用于擰緊或擰松螺母或螺栓等零件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021] 圖1為本實用新型實施例中機械手裝置的整體結構示意圖；
[0022] 圖2為本實用新型實施例中底座機構的結構示意圖；
[0023] 圖3為本實用新型實施例中升降機構和移動機構的結構示意圖；
[0024] 圖4為本實用新型實施例中機械手的結構示意圖；
[0025] 圖5為本實用新型實施例中機械手的簡化示意圖；
[0026] 圖6為本實用新型實施例中機械手裝置的控制電路總圖；
[0027] 圖7為與圖6中各符號對應的附表。
[0028] 圖中，1-底座機構，11-底座，12-下滾輪，13-電機一；2-過橋機構，21-上滾輪， 22-電機二，23-支撐架，24-基座；3-旋轉機構，31-電機三，32-主動輪一，33-從動輪一； 4 -升降機構，41-電機四，42-主動輪二，43-從動輪二，44-固定板，45-支桿一，46-絲桿一， 47-升降板，48-絲套一；5-移動機構，51-電機五，52-主動輪三，53-從動輪三，54-支桿 二，55-絲桿二，56-基板，57-固定座，58-絲套二，59-滑套；6-機械手，61-電機六，62-公 轉主動件，63-公轉從動件，64-電機七，65-自轉主動輪，66-自轉從動輪，67-自轉太陽輪， 68-自轉行星輪，69-分爪；71-頂桿，72-導軌，73-滑塊，74-螺栓，75-連桿，76-軸。

【具體實施方式】
[0029] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步說明。
[0030] 如圖所示，本實用新型實施例提供的機械手裝置，將機械手6通過移動機構5、升 降機構4和旋轉機構3設置在可全方位移動的底座機構1上，底座機構能帶動機械手進行 全方位移動，移動機構5、升降機構4和旋轉機構3聯合作用可以帶動機械手到達空間內的 任一目標位置。
[0031] 底座機構包括底座11、設置在底座上相對兩側的下滾輪12及用于帶動相應下滾 輪轉動的電機一 13。本實用新型實施例中，底座的左側設有三個下滾輪，底座的右側設有兩 個下滾輪，與下滾輪對應的各電機一 13均通過L形支架安裝在底座上表面。
[0032] 在底座機構的上方設有帶動整體完成過橋運動的過橋機構2,該過橋機構包括通 過支撐架23固定設置在底座11上方的基座24、至少兩個設置在基座上的上滾輪21及用于 帶動相應上滾輪轉動的電機二22。
[0033] 考慮到過橋時整體重力平衡因素，將過橋機構2設置在底座機構1上方的中部，底 座設置成左右分開的兩部分，左右兩部分之間設有寬度較橋寬略大的空隙。將基座24設置 呈"工"字形，設置兩個上滾輪21，兩個滾輪分別位于基座兩側的開口內。支撐架23兩側的 底部分別與底座11的左右兩個部分固定，其頂部均與基座24固定。
[0034]為了使裝置整體在過橋時避免由于上滾輪轉動方向有偏差導致整體掉落的情形， 在上滾輪21周向外壁的中間位置設環形凸起，在橋的長度方向設置與該環形凸起適配的 凹槽。過橋時，環形凸起始終卡在橋的凹槽內，裝置整體過橋時不會掉落，避免摔壞。當然， 也可以在上滾輪上設置環形凹槽，在橋的長度方向適配與該環形凹槽配合的定位塊。
[0035] 旋轉機構3包括電機三31及與電機三配合的傳動機構一，本實用新型實施例中， 傳動機構一米用齒輪機構，包括與電機三動力輸出軸固定連接的主動輪一 32及與主動輪 一哨合的從動輪一 33。電機三通過支架安裝在底座11的上表面，主動輪一和從動輪一位于 底座11的上方。
[0036] 升降機構包括電機四41、底部固定設置在從動輪一 33上的絲桿一 46、用于將電機 四的動力傳遞至絲桿一的傳動機構二、與絲桿一通過螺紋配合連接在一起的升降板47及 固定設置在旋轉機構上方的固定板44。
[0037] 在從動輪一 33上固定至少兩根支桿一 45,將固定板固定在支桿一的上端部。在升 降板47上設置一個與絲桿一 46配合的絲套一 48,絲桿一通過與絲套一的配合與升降板連 接，且升降板光滑套裝在支桿一 45上。傳動機構二亦采用齒輪傳動機構，包括主動輪二42、 從動輪43,電機四設置在固定板44上，主動輪二與電機四41的動力輸出軸固定連接，從動 輪二43固定設置在絲桿一 46的上端部且與從動輪二嚙合。
[0038] 移動機構5包括電機五51、用于安裝機械手6的基板56、與基板通過螺紋配合連 接在一起的絲桿二55、用于將電機五的動力傳遞至絲桿二的傳動機構三及兩端分別與升降 板、基板光滑套裝在一起的支桿二54。
[0039] 升降板設置呈L型，移動機構安裝在升降板堅直方向的板上。傳動機構三亦采用 齒輪傳動，包括主動輪三52和從動輪三53。電機五51設置在升降板47上，主動輪三52與 電機五的動力輸出軸固定，絲桿二55的一端轉動安裝在升降板上，從動輪三53套裝在絲桿 二此端的端部并與主動輪三52嚙合。在基板56上設置與絲桿二螺紋配合的絲套二58,絲 桿二通過與絲套二的配合進而與基板56連接在一起。在升降板上設置與支桿二54配合的 固定座57,在基板上設置與支桿二配合的滑套59,支桿的一端與固定座固定連接，另一端 通過與滑套的配合進而與基板連接。
[0040] 本實用新型實施例中，機械手6采用三爪卡盤式結構，包括三個分爪69、用于帶動 分爪實現旋轉運動的公轉機構及用于帶動分爪69實現張開或收攏動作的自轉機構。
[0041] 公轉機構和自轉機構交叉設置，公轉機構包括電機六61、轉動設置的公轉從動件 63及固定在電機六的動力輸出軸上且與公轉從動件配合的公轉主動件62。公轉機構也采 用齒輪傳動形式，公轉從動件和公轉主動件為相互嚙合的齒輪。
[0042] 自轉機構包括電機七64、用于安裝相應分爪且轉動設置在公轉從動件63上的自 轉行星輪68、與各自轉行星輪均嚙合的自轉太陽輪67及用于將電機七的動力傳遞至自轉 太陽輪的傳動機構四。
[0043] 傳動機構四亦采用齒輪傳動，包括自轉主動輪65和自轉從動輪66。在基板56的 上方通過螺栓74固定一塊頂板71，在頂板和基板之間設置圓形導軌72及與圓形導軌適配 的圓形滑塊73,在基板上設置與圓形滑塊中心線重合且直徑小于滑塊直徑的通孔。
[0044] 公轉從動件63的中間部位設有孔且公轉從動件通過均勻布置的連桿75與滑塊73 連接，連桿的一端固定在滑塊上，另一端固定在公轉從動件上。電機六61固定在基板56上， 公轉主動件62固定在電機六的動力輸出軸上且與公轉從動件配合。
[0045] 滑塊73的中心位置轉動設置有一根軸76,軸的另一端通過孔穿過公轉從動件63， 自轉太陽輪67固定在軸此端端部，自轉行星輪68轉動設置在公轉從動件上且與自轉太陽 輪67嚙合，各分爪69固定在相應的自轉行星輪68上。電機七64固定在公轉從動件63上， 自轉主動輪65固定在電機七的動力輸出軸上，自轉從動輪66固定套裝在軸76上且與自轉 主動輪嚙合。
[0046] 本實用新型裝置整體采用PLC系統進行控制，其控制電路圖如圖6所示。工作時， 左、右兩側的電機一 13開啟，通過左、右兩側的電機一進行同步正、反轉帶動裝置整體前進 或后退，完成動作SB1、SB2。需要拐彎時，左側的電機一正轉、右側的電機一反轉或者左側 的電機一反轉、右側的電機一正轉，裝置整體即能左拐或右拐，完成動作SB3、SB4。
[0047] 電機三31開啟，通過主動輪一 32、從動輪一 33帶動機械手6左轉或右轉；完成動 作SB7、SB8。電機四41開啟，通過主動輪二42、從動輪二43帶動絲桿一 46轉動，絲桿一通 過螺紋配合帶動升降板47上升或下降，進而帶動機械手6上升或下降，完成動作SB9、SB10。 電機五51開啟，通過主動輪三52、從動輪53帶動絲桿二55轉動，絲桿二通過螺紋配合帶動 基板56前進或后退，進而帶動機械手前進或后退，完成動作SB5、SB6。
[0048] 電機六61轉動，通過公轉主動件62、公轉從動件63帶動分爪以公轉從動件的中心 線為軸心線作旋轉運動，實現機械手的擰緊或擰松動作，即實現動作SB13、SB14。電機七64 開啟，通過自轉主動輪65、自轉從動輪66帶動軸76轉動，軸帶動自轉太陽輪67同步轉動， 自轉太陽輪通過嚙合作用帶動自轉行星輪68轉動，進而帶動分爪69收攏或張開，完成機械 手的抓取或松開，即實現動作SB11、SB12。
[0049] 需要過橋時，電機二22開啟，帶動上滾輪21正轉或反轉，進而帶動裝置整體在橋 上前進或后退，實現動作SB15、SB16。
[0050] 過橋動作和裝置整體的移動分開進行，并可分別與其他動作同時交叉進行。本實 用新型實施例提供的機械手裝置中，轉動機構、升降機構和移動機構分別帶動機械手完成 平面旋轉運動、堅直上下運動和平面來回運動，三者結合能使機械手在立體空間內實現X、 Y、Z三個方向上的移動和轉動，機械手的活動范圍大，機械手裝置的通用性好。
[0051] 總之，以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，傳動機構采用齒輪傳動，使裝置整 體運行平穩且整體結構緊湊，當然，也可采用帶輪進行傳動的形式。凡是依據本實用新型所 作的均等變化與修飾，皆應屬于本實用新型申請專利的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種機械手裝置，包括用于拾取物品的機械手（6)，其特征在于，還包括用于帶動所 述機械手全方位移動的底座機構（1)，所述底座機構包括底座（11)、設置在所述底座上相 對兩側的下滾輪（12)及用于帶動相應下滾輪轉動的電機一（13); 還包括用于帶動所述機械手（6)平面旋轉的旋轉機構（3)，所述旋轉機構包括電機三 (31)及與所述電機三配合的傳動機構一，所述機械手與所述傳動機構一中的從動件連接； 還包括用于帶動所述機械手（6)堅直上下運動的升降機構（4)，所述升降機構包括電 機四（41)、固定設置在所述傳動機構一中從動件上的絲桿一（46)、用于將所述電機四的 動力傳遞至所述絲桿一的傳動機構二及與所述絲桿一通過螺紋配合連接在一起的升降板 (47)，所述機械手與所述升降板連接； 還包括用于帶動所述機械手（6)實現平面來回移動的移動機構（5)，所述移動機構包 括電機五（51)、用于安裝所述機械手的基板（56)、與所述基板通過螺紋配合連接在一起的 絲桿二（55)及用于將所述電機五的動力傳遞至所述絲桿二的傳動機構三，所述絲桿二的 一端轉動設置在所述升降板（47)上。
2. 根據權利要求1所述的機械手裝置，其特征在于，還包括用于帶動裝置整體完成過 橋運動的過橋機構（2)，所述過橋機構包括固定設置在所述底座（11)上方的基座（24)、至 少兩個設置在所述基座上的上滾輪（21)及用于帶動相應上滾輪轉動的電機二（22)。
3. 根據權利要求2所述的機械手裝置，其特征在于，所述上滾輪（21)周向外壁的中間 位置設有環形凸起。
4. 根據權利要求1-3任一項所述的機械手裝置，其特征在于，所述機械手（6)包括至少 三個分爪（69)及用于帶動所述分爪旋轉的公轉機構，所述公轉機構包括電機六（61)、轉動 設置的公轉從動件￠3)及固定在所述電機六的動力輸出軸上且與所述公轉從動件配合的 公轉主動件（62)，所述分爪與所述公轉從動件連接。
5. 根據權利要求4所述的機械手裝置，其特征在于，所述機械手（6)還包括用于帶動所 述分爪（69)張開或收攏的自轉機構，所述自轉機構包括電機七（64)、用于安裝相應分爪且 轉動設置在所述公轉從動件￠3)上的自轉行星輪￠8)、與各所述自轉行星輪均嚙合的自 轉太陽輪￠7)及用于將所述電機七的動力傳遞至所述自轉太陽輪的傳動機構四。
6. 根據權利要求1所述的機械手裝置，其特征在于，所述升降機構（4)還包括至少一根 垂直固定設置在所述傳動機構一中從動件上的支桿一（45)，所述升降板（47)光滑套裝在 所述支桿一上。
7. 根據權利要求1所述的機械手裝置，其特征在于，所述移動機構（5)還包括至少一 根支桿二（54)，所述支桿二的兩端分別與所述升降板（47)和所述基板（56)光滑套裝在一 起。
【文檔編號】B25J15/10GK203831396SQ201420239468
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年5月12日 優先權日:2014年5月12日
【發明者】王正初, 陳林祥, 毛弘亞, 夏如艇, 王昕彪 申請人:臺州學院