吸盤式多自由度機器人機械手機構的制作方法
【專利摘要】吸盤式多自由度機器人機械手機構，包括固定工作臺、旋轉工作板、直線工作板、伸縮旋轉調節機構和吸盤式機械手；固定工作臺的中心處設有第一步進電機，第一步進電機的主軸向上通過連接法蘭與旋轉工作板中心部位相連接，旋轉工作板的底部與固定工作臺的頂部之間通過推力軸承轉動連接，推力軸承與旋轉工作板同心設置；直線工作板位于旋轉工作板正上方，直線工作板的底部前側和后側分別設有一條固定條，每條固定條底面開設有滑槽，旋轉工作板上表面前側和后側分別設有一條與滑槽相對應的滑動導軌；本實用新型結構簡單、易于操作，并且能夠在特殊環境下多角度高空作業，安全性高，實用性強。
【專利說明】
吸盤式多自由度機器人機械手機構
技術領域
[0001]本實用新型屬于機械動力設備領域，具體涉及一種吸盤式多自由度機器人機械手機構。
【背景技術】
[0002]隨著現代科學技術水平的快速發展，人們對于自動化設備的應用越來越廣泛，自動化設備應用于各種領域;例如在火災現場，消防員難以突入火場搬開障礙物救人，人們也無法拿取高空房間內的物品，物品只能被燒毀，當工人在高空擦拭高樓外邊玻璃時，危險性大，面對這樣的情形人們在很多時候都束手無策，因此針對以上情況，如何解決在特殊情況下，能夠快速方便安全的抓取物件作業，成為亟需解決的技術問題。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型為了解決現有技術中的不足之處，提供一種結構簡單、操作方便、能夠多角度進行作業的吸盤式多自由度機器人機械手機構。
[0004]為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案:吸盤式多自由度機器人機械手機構，包括固定工作臺、旋轉工作板、直線工作板、伸縮旋轉調節機構和吸盤式機械手；固定工作臺的中心處設有第一步進電機，第一步進電機的主軸向上通過連接法蘭與旋轉工作板中心部位相連接，旋轉工作板的底部與固定工作臺的頂部之間通過推力軸承轉動連接，推力軸承與旋轉工作板同心設置;直線工作板位于旋轉工作板正上方，直線工作板的底部前側和后側分別設有一條固定條，每條固定條底面開設有滑槽，旋轉工作板上表面前側和后側分別設有一條與滑槽相對應的滑動導軌，旋轉工作板前側的滑動導軌滑動連接在直線工作板前側的滑槽內，旋轉工作板后側的滑動導軌滑動連接在直線工作板后側的滑槽內；旋轉工作板的上表面右側固定有電機支撐座，電機支撐座固定有第二步進電機，第二步進電機的主軸與滑動導軌平行，第二步進電機的主軸向左通過聯軸器連接有滾珠絲杠，直線工作板的底部固定有與滑動導軌平行的導向螺紋套，滾珠絲杠與導向螺紋套螺紋連接；伸縮旋轉調節機構固定在直線工作板上表面，吸盤式機械手固定在伸縮旋轉調節機構上。
[0005]伸縮旋轉調節機構包括固定支座、第三步進電機、機械臂板、支撐液壓缸和伸縮臂；固定支座固定在直線工作板的上表面，第三步進電機固定在固定支座上，第三步進電機的主軸位于水平方向上;機械臂板的一端與第三步進電機的主軸垂直固定連接，機械臂板的另一端固定有第四步進電機，第四步進電機的主軸位于水平方向上，第四步進電機的主軸與伸縮臂垂直固定連接;支撐液壓缸的缸體端部鉸接在固定支座上，支撐液壓缸的活塞桿鉸接在伸縮臂上。
[0006]伸縮臂包括伸縮筒和伸縮桿，伸縮筒左端敞口右端封堵，伸縮筒的右端部與第四步進電機的主軸垂直固定連接，支撐液壓缸的活塞桿鉸接在伸縮筒的右側底部;伸縮桿自左向右滑動插設在伸縮筒內，伸縮桿與伸縮筒內壁密封連接;伸縮筒右端部設有與伸縮筒內腔連通的出油孔和進油孔;伸縮桿的左端與吸盤式機械手連接。
[0007]吸盤式機械手包括抽氣液壓缸、套筒和吸盤，套筒的左端和右端均敞口；抽氣液壓缸的缸體端部同軸向固定在伸縮桿的左端，套筒的右側部密封套設在抽氣液壓缸的左側部且與抽氣液壓缸固定連接，抽氣液壓缸的活塞桿向左伸入到套筒內固定連接有圓形的塞塊，塞塊外緣與套筒內壁滑動密封連接;吸盤呈外大內小的錐殼形且其內端固定套設在套筒上。
[0008]采用上述技術方案，本實用新型具有以下有益效果:吸盤式機械手可繞固定工作臺360度旋轉，便于抓取不同位置的物件;第一步進電機用于帶動旋轉工作板及旋轉工作板以上的設備轉動;推力軸承用于支撐旋轉工作板;第二步進電機用于調整直線工作板的位置，具體調整工作原理為:通過第二步進電機帶動滾珠絲杠轉動，滾珠絲杠與直線工作板底部的導向螺紋套螺紋連接，直線工作板通過滑槽滑動連接在滑動導軌上，在滾珠絲杠的作用下，直線工作板沿滑動導軌直線運動；
[0009]吸盤式機械手抓取物件的具體工作原理為，同時啟動第三步進電機和支撐液壓缸，使機械臂板到合適位置，啟動第四步進電機，旋轉伸縮臂到合適位置，然后啟動油栗并由進油孔向伸縮筒內注入油液，油液推動伸縮桿，伸縮桿另一端的吸盤式機械手緩慢靠近被抓取的物件，直至吸盤緊貼物件;接著啟動抽氣液壓缸，抽氣液壓缸的活塞桿移動，活塞桿的塞塊與套筒密封滑動連接，塞塊將吸盤與物件之間的空氣抽走，在大氣壓力的作用下，吸盤會緊貼物件表面，緊緊抓取住物件。
[0010]綜上所述，本實用新型結構簡單、易于操作，并且能夠在特殊環境下多角度高空作業，安全性高，實用性強。
【附圖說明】
[0011]圖1是本實用新型的結構不意圖；
[0012]圖2是圖1的右視圖；
[0013]圖3是本實用新型伸縮臂的液壓原理圖。
【具體實施方式】
[0014]如圖1-3所示，以圖1中正對看圖人的方向為前向，以圖1中的左方為左向，以圖1中的的右方為右向，本實用新型的吸盤式多自由度機器人機械手機構，包括固定工作臺1、旋轉工作板2、直線工作板3、伸縮旋轉調節機構和吸盤式機械手；固定工作臺I的中心處設有第一步進電機4，第一步進電機4的主軸向上通過連接法蘭5與旋轉工作板2的中心部位相連接，旋轉工作板2的底部與固定工作臺I的頂部之間通過推力軸承6轉到連接，推力軸承6與旋轉工作板2同心設置;直線工作板3位于旋轉工作板2正上方，直線工作板3的底部前側和后側分別設有一條固定條30，每條固定條30底面開設有滑槽7，旋轉工作板2上表面前側和后側分別設有一條與滑槽7相對應的滑動導軌8，旋轉工作板2前側的滑動導軌8滑動連接在直線工作板3前側的滑槽7內，旋轉工作板2后側的滑動導軌8滑動連接在直線工作板3后側的滑槽7內；旋轉工作板2的上表面右側固定有電機支撐座9，電機支撐座9上固定有第二步進電機10，第二步進電機10的主軸與滑動導軌8平行，第二步進電機10的主軸向右通過聯軸器11連接有滾珠絲杠12，直線工作板3的底部固定設有與滑動導軌8平行的導向螺紋套35，滾珠絲杠12與導向螺紋套35螺紋連接;伸縮旋轉調節機構固定在直線工作板3上表面，吸盤式機械手固定在伸縮旋轉調節機構上。
[0015]伸縮旋轉調節機構包括固定支座13、第三步進電機14、機械臂板15、支撐液壓缸16和伸縮臂；固定支座13固定在直線工作板3的上表面，第三步進電機14固定在固定支座13上，第三步進電機14的主軸位于水平方向上;機械臂板15的一端與第三步進電機14的主軸垂直固定連接，機械臂板15的另一端固定有第四步進電機17，第四步進電機17的主軸位于水平方向上，第四步進電機17的主軸與伸縮臂垂直固定連接;支撐液壓缸16的缸體端部鉸接在固定支座13上，支撐液壓缸16的活塞桿鉸接在伸縮臂上。
[0016]伸縮臂包括伸縮筒18和伸縮桿19，伸縮筒18左端敞口右端封堵，伸縮筒18的右端部與第四步進電機17的主軸垂直固定連接，支撐液壓缸16的活塞桿鉸接在伸縮筒18的右側底部;伸縮桿19自左向右滑動插設在伸縮筒18內，伸縮桿19與伸縮筒18內壁密封連接;伸縮筒18右端部設有與伸縮筒18內腔連通的出油孔20和進油孔21;伸縮桿19的左端與吸盤式機械手連接。
[0017]使用中出油孔20和進油孔21需要配合油栗32和油箱31進行工作，油栗32的進油口通過第一兩位三通閥33選擇連通油箱31或者出油孔20，油栗32的出油口通過第二兩位三通閥34選擇連通油箱31或者進油孔21。
[0018]油栗32向進油孔21注油時，油栗32的進油口連通油箱31且其出油口連接進油孔21;出油孔20出油時，油栗32的進油口連通出油孔20且其出油口連通油箱31。
[0019]吸盤式機械手包括抽氣液壓缸22、套筒23和吸盤24，套筒23的左端和右端均敞口；抽氣液壓缸22的缸體端部同軸向固定在伸縮桿19的左端，套筒23的右側部密封套設在抽氣液壓缸22的左側部且與抽氣液壓缸22固定連接，抽氣液壓缸22的活塞桿向左伸入到套筒23內并固定連接有圓形的塞塊25，塞塊25外緣與套筒23內壁滑動密封連接;吸盤24呈外大內小的錐殼形且其內端固定套設在套筒23上。
[0020]圖1和圖2中，旋轉工作板2以上的部件均可隨旋轉工作板2旋轉，本實施例中對于旋轉工作板2以上的部件所采用的“左”、“右”的限定，僅出于便于描述結構的目的，在實際使用過程中，旋轉工作板2以上的部件均可隨旋轉工作板2旋轉并改變方向。
[0021]本裝置在抓取物件時，第一步調整吸盤式機械手的角度，使吸盤式機械手正對被抓取的物件，具體調整方法為:啟動固定工作臺I中心處的第一步進電機4，第一步進電機4通過連接法蘭5帶動旋轉工作板2轉動，旋轉工作板2轉動到機械手正對被抓取的物件時，停止第一步進電機4，完成機械手角度調整;第二步移動直線工作板3到最佳位置，具體移動方法為，啟動第二步進電機10，第二步進電機10的主軸通過聯軸器11帶動滾珠絲杠12轉動，滾珠絲杠12與直線工作板3底部的導向螺紋套35螺紋連接，直線工作板3通過滑槽7滑動連接在滑動導軌8上，在滾珠絲杠12的作用下，直線工作板3沿滑動導軌8直線運動，直至抓取物件的最佳位置，停止第二步進電機10 ；第三步將吸盤式機械手的吸盤24緊貼被抓取物件上，具體操作為，同時啟動第三步進電機14和支撐液壓缸16，使機械臂板15轉到到合適位置，啟動第四步進電機17，旋轉伸縮臂到合適位置，然后啟動油栗32并由進油孔21向伸縮筒18內注入油液，油液推動伸縮桿19，伸縮桿19另一端的吸盤式機械手緩慢靠近被抓取的物件，直至吸盤24緊貼物件并與被抓取的物件相吸附；第四步抓取物件;啟動抽氣液壓缸22，抽氣液壓缸22的活塞桿移動，活塞桿上的塞塊25與套筒23密封滑動連接，塞塊25將吸盤24與物件之間的空氣抽走，在大氣壓力的作用下，吸盤24會更加緊密地與被抓取的物件相吸附，從而緊緊抓取住物件，然后通過調整第一步進電機4、第二步進電機10、第三步進電機14和第三步進電機14，將物件移動到放置位置再次啟動抽氣液壓缸22，塞塊25推動套筒23內的空氣，使空氣壓入吸盤24內，使吸盤24與物件分離，最終物件脫離，完成拿取物件動作。
[0022]本實施例并非對本實用新型的形狀、材料、結構等作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本實用新型技術方案的保護范圍。
【主權項】
1.吸盤式多自由度機器人機械手機構，其特征在于:包括固定工作臺、旋轉工作板、直線工作板、伸縮旋轉調節機構和吸盤式機械手；固定工作臺的中心處設有第一步進電機，第一步進電機的主軸向上通過連接法蘭與旋轉工作板中心部位相連接，旋轉工作板的底部與固定工作臺的頂部之間通過推力軸承轉動連接，推力軸承與旋轉工作板同心設置;直線工作板位于旋轉工作板正上方，直線工作板的底部前側和后側分別設有一條固定條，每條固定條底面開設有滑槽，旋轉工作板上表面前側和后側分別設有一條與滑槽相對應的滑動導軌，旋轉工作板前側的滑動導軌滑動連接在直線工作板前側的滑槽內，旋轉工作板后側的滑動導軌滑動連接在直線工作板后側的滑槽內；旋轉工作板的上表面右側固定有電機支撐座，電機支撐座固定有第二步進電機，第二步進電機的主軸與滑動導軌平行，第二步進電機的主軸向左通過聯軸器連接有滾珠絲杠，直線工作板的底部固定有與滑動導軌平行的導向螺紋套，滾珠絲杠與導向螺紋套螺紋連接;伸縮旋轉調節機構固定在直線工作板上表面，吸盤式機械手固定在伸縮旋轉調節機構上。2.根據權利要求1所述的吸盤式多自由度機器人機械手機構，其特征在于:伸縮旋轉調節機構包括固定支座、第三步進電機、機械臂板、支撐液壓缸和伸縮臂；固定支座固定在直線工作板的上表面，第三步進電機固定在固定支座上，第三步進電機的主軸位于水平方向上;機械臂板的一端與第三步進電機的主軸垂直固定連接，機械臂板的另一端固定有第四步進電機，第四步進電機的主軸位于水平方向上，第四步進電機的主軸與伸縮臂垂直固定連接;支撐液壓缸的缸體端部鉸接在固定支座上，支撐液壓缸的活塞桿鉸接在伸縮臂上。3.根據權利要求2所述的吸盤式多自由度機器人機械手機構，其特征在于:伸縮臂包括伸縮筒和伸縮桿，伸縮筒左端敞口右端封堵，伸縮筒的右端部與第四步進電機的主軸垂直固定連接，支撐液壓缸的活塞桿鉸接在伸縮筒的右側底部;伸縮桿自左向右滑動插設在伸縮筒內，伸縮桿與伸縮筒內壁密封連接;伸縮筒右端部設有與伸縮筒內腔連通的出油孔和進油孔;伸縮桿的左端與吸盤式機械手連接。4.根據權利要求3所述的吸盤式多自由度機器人機械手機構，其特征在于:吸盤式機械手包括抽氣液壓缸、套筒和吸盤，套筒的左端和右端均敞口；抽氣液壓缸的缸體端部同軸向固定在伸縮桿的左端，套筒的右側部密封套設在抽氣液壓缸的左側部且與抽氣液壓缸固定連接，抽氣液壓缸的活塞桿向左伸入到套筒內固定連接有圓形的塞塊，塞塊外緣與套筒內壁滑動密封連接;吸盤呈外大內小的錐殼形且其內端固定套設在套筒上。
【文檔編號】B25J9/10GK205588301SQ201620432640
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月14日
【發明人】楊漢嵩, 王增勝, 朱煜鈺, 李鵬, 趙保強, 楊浩
【申請人】黃河科技學院