CN112976020B - 机器人智能机械手及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，尤其是机器人智能机械手及其控制系统，针对夹持结构简单，面对不同类型的物件不能很好夹持搬运的问题，现提出以下方案，包括底板和活动轮，所述活动轮的底端外壁设置有连接块，且连接有块的底端外壁活动连接有固定板，且活动轮的两边外壁均设置有立板，所述固定板的顶端内壁通过螺钉连接有基座，且基座底端的两边外壁均通过螺纹连接有齿轮组，且齿轮组的底端外壁均设置有连接杆一。本发明倾斜设置的伸缩杆与物件表面呈垂直状态，夹持更加省力，同时伸缩杆还可根据物件表面调节长度，避免了简单的夹持结构并不能确定夹持的重心，导致夹持搬运过程容易晃动脱落损坏的现象发生，提高了机械手的使用效率。

Description

机器人智能机械手及其控制系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及机器人智能机械手及其控制系统。

背景技术

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器。机器人具有感知、决策、执行等基本特征，可以辅助甚至替代人类完成危险、繁重、复杂的工作，提高工作效率与质量，服务人类生活，扩大或延伸人的活动及能力范围。机械人的种类有很多，其中就包括有机械手，机械手是一种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系统。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。

由于机械手的特点使它可以代替人工在多处生产线上进行工作，不需要休息只需要能源充足就可长时间工作，成本低，效率高，目前市场上的机械手多用于货物的搬运和物件的抓取，但货物的种类和重量都不相同，机械手简单的夹持结构并不能很好的对物件进行固定，物件可能在搬运过程中会掉落，且有些时候形状各异，甚至会有圆形或过高的物件需要夹持搬运，简单的夹持结构并不能确定夹持的重心，导致夹持搬运过程容易晃动脱落损坏的现象发生，降低了机械手的使用效率，

发明内容

基于夹持结构简单，在面对不同形状和重量物件的抓取时，调节步骤过于复杂，甚至会有圆形或过高的物件需要夹持搬运，简单的夹持结构并不能确定夹持的重心，导致夹持搬运过程容易晃动脱落损坏的现象发生，降低了机械手使用效率的技术问题，本发明提出了机器人智能机械手及其控制系统。

本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统，包括底板和活动轮，所述活动轮的底端外壁设置有连接块，且连接有块的底端外壁活动连接有固定板，且活动轮的两边外壁均设置有立板，所述固定板的顶端内壁通过螺钉连接有基座，且基座底端的两边外壁均通过螺纹连接有齿轮组，且齿轮组的底端外壁均设置有连接杆一，所述连接杆一的底端外壁均活动连接有夹板一，且夹板一的一侧外壁均开设有两个等距离分布的圆形孔，且圆形孔的内壁均滑动连接有滑动杆，所述滑动杆的一侧外壁均设置有外板，且夹板一底端的一侧外壁均通过螺钉连接有固定杆，且固定杆均与外板相连接，所述夹板一的底端外均活动连接有旋转杆，且旋转杆均与外板相连接，且夹板一底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫一，所述立板的底端外壁均通过铆钉连接有液压缸一，且液压缸一活塞杆的一端均通过螺钉连接有支撑杆，且支撑杆均与固定板滑动相连接，所述支撑杆的底端外壁均活动连接有夹板二，且夹板二的另一侧外壁均开设有矩形凹槽，且矩形凹槽的内壁均固定连接有七至九个等距离分布的伸缩杆，所述夹板二底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫二，且防滑垫二的另一侧外壁开设有安装槽，且安装槽的内壁均通过螺纹连接有七至九个等距离分布的真空吸嘴。

优选地，所述滑动杆的外壁均套接有弹簧一，且弹簧一均与夹板一相连接，伸缩杆的外壁均套接有弹簧二，伸缩杆的顶端外壁均固定连接有海绵块，弹簧二均与海绵块相连接。

优选地，所述真空吸嘴均呈环形阵列分布，且位于正中心的真空吸嘴大于外圈的真空吸嘴，伸缩杆均呈倾斜设置，伸缩杆的倾斜角度均为十度至十五度。

优选地，所述支撑杆的底端外壁均设置有连接杆二，且连接杆二均与夹板二相连接，基座底端的两侧外壁均活动连接有限位杆，限位杆均与夹板一相连接。

优选地，所述底板的顶端外壁设置有底座，且底座的顶端外壁活动连接有力臂一，力臂一的顶端外壁活动连接有转动轴，转动轴的另一边外壁设置有力臂二，力臂二与活动轮相连接。

优选地，所述固定板的顶端外壁活动连接有环形板，且环形板的均与立板和液压缸一相连接。

优选地，所述外板的底部呈弧形设置，且外板底端的另一侧外壁均设置有弧形槽，弧形槽均与防滑垫一的位置相对应。

优选地，所述连接杆二的内壁通过铆钉连接有液压缸二，且液压缸二活塞杆的一端均通过螺钉与夹板二相连接。

优选地，所述夹板一的两边外壁均设置有滑槽，且滑槽的内壁均滑动连接有滑动块，滑动块均与外板相连接，滑动杆的另一侧外壁均通过螺钉连接有挤压板。

优选地，包括单片机、若干超声感应器、驱动电路和电磁线圈，其中，每个超声感应器与单片机相连接，单片机连接驱动电路，每组驱动电路连接一组电磁线圈，每组驱动电路对应一组电磁线圈，每个超声感应器对应两组驱动电路。

本发明中的有益效果为：

1、该机器人智能机械手及其控制系统，通过设置有夹板一、夹板二、外板、伸缩杆、滑动杆、防滑垫、液压缸一和真空吸嘴，对于结构简单接触面积平整的物件进行夹持时，液压缸一作用通过活塞杆带动支撑杆和连接杆二下滑，夹板二和夹板一高度平齐，夹板二和夹板一在程序的控制下对物件进行夹持，夹板一通过防滑垫一对物件两侧进行固定，夹板二通过防滑垫二对物件两边进行固定，在力臂作用对物件进行搬运，当需要对表面光滑呈圆形的物件或过高的物件进行夹持时，液压缸一作用伸出活塞杆下滑，使夹板二位于夹板一的下方，调节到可以抓取物件重心的时候液压缸一停止作用，夹板二和夹板一通过防滑垫二和防滑垫一对物件进行抓取固定，物件搬运过程更稳定，物件在抓取固定中，基座下的齿轮组在电机作用下旋转，控制夹板一对物件进行夹持，同时连接杆二内的液压缸二作用控制夹板二对物件进行夹持，在夹板一合并夹持的同时，物件会先碰到挤压板上，滑动杆滑动带动滑动块在夹板一上滑动，同时滑动杆对外板进行挤压，时外板在固定杆上旋转，外板底部另一侧的弧形槽配合挤压板物件进行进一步固定，夹板二在对物件进行夹持的同时，夹板二表面的海绵块和伸缩杆会同时碰到物件表面，倾斜设置的伸缩杆与物件表面呈垂直状态，夹持更加省力，同时伸缩杆还可根据物件表面调节长度，避免了简单的夹持结构并不能确定夹持的重心，导致夹持搬运过程容易晃动脱落损坏的现象发生，提高了机械手的使用效率。

2、该机器人智能机械手及其控制系统，通过设置有弹簧一、滑动杆、弹簧二和伸缩杆，弹簧一对滑动杆的移动进行缓冲限位，弹簧二对伸缩杆的收缩进行缓冲限位，使连接有滑动杆和伸缩杆上的挤压板和海绵块与物件表面更贴合，进一步提高物件抓取的牢固性，防止物件掉落。

3、该机器人智能机械手及其控制系统，通过设置有防滑垫一、防滑垫二和真空吸嘴，在进行物件抓取时，防滑垫进一步增大摩擦力防止物件掉落，同时夹持时真空吸嘴被挤压排出空气后在气压作用下会吸附在物件表面，这种吸附力不会太强，一旦夹板松开真空吸嘴就会脱落，进一步提高夹持系统的抓取能力。

该系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

附图说明

图1为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的整体结构立体示意图；

图2为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的夹持结构立体示意图；

图3为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的夹板一结构正面示意图；

图4为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的夹板一结构放大示意图；

图5为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的夹板二结构正面示意图；

图6为本发明提出的机器人智能机械手及其控制系统的夹板二结构正面示意图。

图中：1、底板；2、底座；3、力臂一；4、转动轴；5、力臂二；6、活动轮；7、连接块；8、环形板；9、固定板；10、夹板一；11、夹板二；12、立板；13、液压缸一；14、支撑杆；15、外板；16、基座；17、齿轮组；18、连接杆一；19、限位杆；20、弹簧一；21、滑动块；22、固定杆；23、旋转杆；24、防滑垫一；25、滑动杆；26、挤压板；27、弧形槽；28、连接杆二；29、伸缩杆；30、防滑垫二；31、液压缸二；32、海绵块；33、弹簧二；34、真空吸嘴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-6，机器人智能机械手及其控制系统，包括底板1和活动轮6，活动轮6的底端外壁设置有连接块7，且连接有块的底端外壁活动连接有固定板9，且活动轮6的两边外壁均设置有立板12，固定板9的顶端内壁通过螺钉连接有基座16，且基座16底端的两边外壁均通过螺纹连接有齿轮组17，且齿轮组17的底端外壁均设置有连接杆一18，连接杆一18的底端外壁均活动连接有夹板一10，且夹板一10的一侧外壁均开设有两个等距离分布的圆形孔，且圆形孔的内壁均滑动连接有滑动杆25，滑动杆25的一侧外壁均设置有外板15，且夹板一10底端的一侧外壁均通过螺钉连接有固定杆22，且固定杆22均与外板15相连接，夹板一10的底端外均活动连接有旋转杆23，且旋转杆23均与外板15相连接，且夹板一10底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫一24，立板12的底端外壁均通过铆钉连接有液压缸一13，且液压缸一13活塞杆的一端均通过螺钉连接有支撑杆14，且支撑杆14均与固定板9滑动相连接，支撑杆14的底端外壁均活动连接有夹板二11，且夹板二11的另一侧外壁均开设有矩形凹槽，且矩形凹槽的内壁均固定连接有七至九个等距离分布的伸缩杆29，夹板二11底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫二30，且防滑垫二30的另一侧外壁开设有安装槽，且安装槽的内壁均通过螺纹连接有七至九个等距离分布的真空吸嘴34。

本发明中，滑动杆25的外壁均套接有弹簧一20，且弹簧一20均与夹板一10相连接，伸缩杆29的外壁均套接有弹簧二33，伸缩杆29的顶端外壁均固定连接有海绵块32，弹簧二33均与海绵块32相连接，故可以增大与抓取物件之间的摩擦力，提高夹持能力。

本发明中，真空吸嘴34均呈环形阵列分布，且位于正中心的真空吸嘴34大于外圈的真空吸嘴34，伸缩杆29均呈倾斜设置，伸缩杆29的倾斜角度均为十度至十五度，故呈垂直状态可以更省力的将物件夹起来，不容易损坏结构。

本发明中，支撑杆14的底端外壁均设置有连接杆二28，且连接杆二28均与夹板二11相连接，基座16底端的两侧外壁均活动连接有限位杆19，限位杆19均与夹板一10相连接。

本发明中，底板1的顶端外壁设置有底座2，且底座2的顶端外壁活动连接有力臂一3，力臂一3的顶端外壁活动连接有转动轴4，转动轴4的另一边外壁设置有力臂二5，力臂二5与活动轮6相连接，故可以大范围的对加持机构进行调节，方便物件搬运。

本发明中，固定板9的顶端外壁活动连接有环形板8，且环形板8的均与立板12和液压缸一13相连接。

本发明中，外板15的底部呈弧形设置，且外板15底端的另一侧外壁均设置有弧形槽27，弧形槽27均与防滑垫一24的位置相对应。

本发明中，连接杆二28的内壁通过铆钉连接有液压缸二31，且液压缸二31活塞杆的一端均通过螺钉与夹板二11相连接。

本发明中，夹板一10的两边外壁均设置有滑槽，且滑槽的内壁均滑动连接有滑动块21，滑动块21均与外板15相连接，滑动杆25的另一侧外壁均通过螺钉连接有挤压板26，故外板15在受力过程中可以在固定杆22上旋转，外板15的底部翘起对物件进行夹持，进一步提高物件的抓取能力。

本发明中，包括单片机、若干超声感应器、驱动电路和电磁线圈，其中，每个超声感应器与单片机相连接，单片机连接驱动电路，每组驱动电路连接一组电磁线圈，每组驱动电路对应一组电磁线圈，每个超声感应器对应两组驱动电路。

工作原理：当需要使用机械人智能机械手及其控制系统时，底板1被安装固定在指定位置，底座2安装在底板1上，力臂一3、力臂二5和转动轴4设置在底座2上，夹持结构通过活动轮6与力臂二5相连接，当需要对物件进行夹持搬运时，夹持结构通过力臂移动旋转对物件进行夹持搬运，对于结构简单接触面积平整的物件进行夹持时，液压缸一13作用通过活塞杆带动支撑杆14和连接杆二28下滑，夹板二11和夹板一10高度平齐，夹板二11和夹板一10在程序的控制下对物件进行夹持，夹板一10通过防滑垫一24对物件两侧进行固定，夹板二11通过防滑垫二30对物件两边进行固定，在力臂作用对物件进行搬运，当需要对表面光滑呈圆形的物件或过高的物件进行夹持时，液压缸一13作用伸出活塞杆下滑，使夹板二11位于夹板一10的下方，调节到可以抓取物件重心的时候液压缸一13可以停止作用，夹板二11和夹板一10通过防滑垫二30和防滑垫一24对物件进行抓取固定，物件搬运过程更稳定，物件在抓取固定中，固定板9进行支撑，基座16下的齿轮组17在电机作用下旋转，控制夹板一10对物件进行夹持，同时连接杆二28内的液压缸二31作用控制夹板二11对物件进行夹持，在夹板一10合并夹持的同时，物件会先碰到挤压板26上，滑动杆25滑动带动滑动块21在夹板一10上滑动，同时滑动杆25对外板15进行挤压，时外板15在固定杆22上旋转，外板15底部另一侧的弧形槽27配合挤压板26物件进行进一步固定，弹簧一20对滑动杆25的位移进行缓冲限位，夹板二11在对物件进行夹持的同时，夹板二11表面的海绵块32和伸缩杆29会同时碰到物件表面，倾斜设置的伸缩杆29与物件表面呈垂直状态，夹持更加省力，同时伸缩杆29可根据物件表面调节长度，弹簧二33对物件的晃动进行缓冲吸收，夹板一10和夹板二11在进行夹持时通过防滑垫一24和防滑垫二30增大摩擦力，连接杆一18、限位杆19和连接杆二28对夹持结构进行限位支撑，保持结构稳定，且夹板二11在夹持时防滑垫二30表面呈环形阵列分布的真空吸嘴34会吸附在物件表面对物件进行进一步固定，防滑垫一24和防滑垫二30的表面均设置有防滑纹，弧形槽27均与防滑垫一24和挤压板26的位置相对应，完成机械人智能机械手及其控制系统的使用过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.机器人智能机械手，包括底板(1)和活动轮(6)，其特征在于，所述活动轮(6)的底端外壁设置有连接块(7)，且连接有块的底端外壁活动连接有固定板(9)，且活动轮(6)的两边外壁均设置有立板(12)，所述固定板(9)的顶端内壁通过螺钉连接有基座(16)，且基座(16)底端的两边外壁均通过螺纹连接有齿轮组(17)，且齿轮组(17)的底端外壁均设置有连接杆一(18)，所述连接杆一(18)的底端外壁均活动连接有夹板一(10)，且夹板一(10)的一侧外壁均开设有两个等距离分布的圆形孔，且圆形孔的内壁均滑动连接有滑动杆(25)，所述滑动杆(25)的一侧外壁均设置有外板(15)，且夹板一(10)底端的一侧外壁均通过螺钉连接有固定杆(22)，且固定杆(22)均与外板(15)相连接，所述夹板一(10)的底端外均活动连接有旋转杆(23)，且旋转杆(23)均与外板(15)相连接，且夹板一(10)底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫一(24)，所述立板(12)的底端外壁均通过铆钉连接有液压缸一(13)，且液压缸一(13)活塞杆的一端均通过螺钉连接有支撑杆(14)，且支撑杆(14)均与固定板(9)滑动相连接，所述支撑杆(14)的底端外壁均活动连接有夹板二(11)，且夹板二(11)的另一侧外壁均开设有矩形凹槽，且矩形凹槽的内壁均固定连接有七至九个等距离分布的伸缩杆(29)，所述夹板二(11)底端的另一侧外壁均粘接有防滑垫二(30)，且防滑垫二(30)的另一侧外壁开设有安装槽，且安装槽的内壁均通过螺纹连接有七至九个等距离分布的真空吸嘴(34)；

所述固定板(9)的顶端外壁活动连接有环形板(8)，且环形板(8)的均与立板(12)和液压缸一(13)相连接。

2.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述滑动杆(25)的外壁均套接有弹簧一(20)，且弹簧一(20)均与夹板一(10)相连接，伸缩杆(29)的外壁均套接有弹簧二(33)，伸缩杆(29)的顶端外壁均固定连接有海绵块(32)，弹簧二(33)均与海绵块(32)相连接。

3.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述真空吸嘴(34)均呈环形阵列分布，且位于正中心的真空吸嘴(34)大于外圈的真空吸嘴(34)，伸缩杆(29)均呈倾斜设置，伸缩杆(29)的倾斜角度均为十度至十五度。

4.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述支撑杆(14)的底端外壁均设置有连接杆二(28)，且连接杆二(28)均与夹板二(11)相连接，基座(16)底端的两侧外壁均活动连接有限位杆(19)，限位杆(19)均与夹板一(10)相连接。

5.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述底板(1)的顶端外壁设置有底座(2)，且底座(2)的顶端外壁活动连接有力臂一(3)，力臂一(3)的顶端外壁活动连接有转动轴(4)，转动轴(4)的另一边外壁设置有力臂二(5)，力臂二(5)与活动轮(6)相连接。

6.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述外板(15)的底部呈弧形设置，且外板(15)底端的另一侧外壁均设置有弧形槽(27)，弧形槽(27)均与防滑垫一(24)的位置相对应。

7.根据权利要求4所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述连接杆二(28)的内壁通过铆钉连接有液压缸二(31)，且液压缸二(31)活塞杆的一端均通过螺钉与夹板二(11)相连接。

8.根据权利要求1所述的机器人智能机械手，其特征在于，所述夹板一(10)的两边外壁均设置有滑槽，且滑槽的内壁均滑动连接有滑动块(21)，滑动块(21)均与外板(15)相连接，滑动杆(25)的另一侧外壁均通过螺钉连接有挤压板(26)。

9.机器人智能机械手及其控制系统，其特征在于，包括单片机、若干超声感应器、驱动电路和电磁线圈，其中，每个超声感应器与单片机相连接，单片机连接驱动电路，每组驱动电路连接一组电磁线圈，每组驱动电路对应一组电磁线圈，每个超声感应器对应两组驱动电路。

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