可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人
阅读：670发布：2023-01-22
专利汇可以提供可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及 机器人 ，包括：安装座；固定在安装座上的抓放 舵 机，抓放舵机的 输出轴 上安装有 拨片 ，拨片上安装有“U”形固定座；固定在“U”形固定座底部的 弹簧 ；固定在安装座上且位于“U”形固定座后方的 定位 板；固定在安装座下方的抓放套筒；顶部连接在弹簧底部的一号绳；顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上的一号辅助绳；顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上的二号绳；以及顶部固定在“U”形固定座底部的二号辅助绳。本可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人，可以实现一次性抓取并运输多个球体的功能，并可以逐个地抓取和放出球体，可以大幅提升机械手臂的工作效率。，下面是可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人专利的具体信息内容。
1.一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，包括安装座，其特征在于还包括：
固定在安装座上的抓放舵机，所述抓放舵机的输出轴上安装有拨片，所述拨片上安装有“U”形固定座；
固定在“U”形固定座底部的弹簧；
固定在安装座上且位于“U”形固定座后方的定位板；
固定在安装座下方的抓放套筒；
顶部连接在弹簧底部的一号绳，所述一号绳的底部延伸至套筒内并且横向贯穿套筒；
顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上的一号辅助绳，所述一号辅助绳的底部贯穿套筒后固定在一号绳横向中部；
顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上且位于一号辅助绳上方的二号绳，所述二号绳的底部延伸至套筒内并且横向贯穿套筒，所述二号绳横向贯穿套筒的位置位于一号绳横向贯穿套筒位置的上方；
顶部固定在“U”形固定座底部的二号辅助绳，所述二号辅助绳的底部贯穿套筒后固定在二号绳横向中部。
2.如权利要求1所述的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，其特征在于：所述一号绳、二号绳、一号辅助绳和二号辅助绳均为PE绳。
3.如权利要求1所述的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，其特征在于：还包括支臂，所述支臂前端安装有旋转舵机，安装座安装在所述旋转舵机的输出轴上。
4.如权利要求3所述的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，其特征在于：所述旋转舵机的输出轴上还安装有货叉，所述货叉位于安装座的后方。
5.一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运机器人，其特征在于：包括如权利要求3或者4中任一所述的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，还包括第一驱动电机、丝杆、第一导轨、滑块、第二导轨、第二驱动电机、旋转电机、旋转座和移动小车，所述旋转座安装在移动小车的顶部，旋转电机安装在旋转座的底部，第一导轨纵向安装在旋转座的顶部，丝杆沿第一导轨的纵向安装在第一导轨上，第二驱动电机安装在第一导轨的底部并与丝杆连接，滑块套接在丝杆上，第二导轨固定在滑块上，搬运抓手中的支臂通过滑块滑动安装在第二导轨上，第一驱动电机安装在第二导轨上用于驱动支臂沿第二导轨滑动。
可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人
技术领域
背景技术
[0002] 随着机器人技术的不断发展和应用，机器人的优点越来越凸显。特别是在移动搬运机器人领域，将机器人引入到工业生产中来代替人工劳动已成为一种不可阻挡的趋势。物流行业的分拣任务，仓储存放任务逐渐的从人工向机器人过渡，如此使物品的存放、搬运、转移等活动变成单元化操作，从而大大提高物流运输的效率。此外，也解决了人工劳动带来的工作量大，效率低，成本高的问题。在移动搬运机器人中，实现物体的位置定位抓取任务的机械臂是实现机器人功能的关键部件。一个精巧的手臂决定了机器人功能实现的好坏，所以本文发明设计了一种灵活精巧的机器人手臂，用于实现抓取定位的自动化，完成抓取物体与叉取托盘货物的操作，提高效率，结构上力求最优的简化，以降低成本。
[0003] 现有的用于抓取球体的机械手多数采用夹爪的形式，不具备一次性抓取并运输多个球体的功能，并且一般安装在固定基座上，仅适用于小范围作业，如果应用于移动机器人上进行长距离搬运作业，则工作效率将相当低下，例如公开号为：CN106512345A的中国专利申请公开了一种室内高尔夫球捡球装置，包括执行装置以及带动执行装置运动的行驶装置，执行装置包括第一传感装置，第一传感装置可检测高尔夫球的位置，执行装置还包括抓取部，抓取部可抓取高尔夫球，行驶装置包括行驶传感装置，行驶装置根据行驶传感装置检测的路线进行行驶。行驶装置可以根据行驶传感装置的检测进行行驶，带动安装在行驶装置上的执行装置运动，执行装置通过第一传感装置检测高尔夫球的位置，从而对高尔夫球进行定位后，由抓取部抓取高尔夫球，从而自动捡取高尔夫球，之后就可以将高尔夫球运送到集中处或送达用户，减少了人们捡取高尔夫球所花费的时间和精力，方便人们更加尽情的投入到室内高尔夫球的运动中。但是该装置采用的机械手为夹爪的形式，一次只能抓取一个球，不具备一次性抓取并运输多个球体的功能，尤其不适用长距离的抓球放取，而且夹爪结构相对复杂，生产成本高，也容易伤害球的表面。
[0004] 另外现有机械手多数在末端配备单一夹具抓取物品，且一般多为专用夹具，通用性不强，同一机械手臂不能进行多种操作，导致在进行多种操作时往往需要两台或多台机械手协同作业。
发明内容
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提出了一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人，可以实现一次性抓取并运输多个球体的功能，并可以逐个地抓取和放出球体，可以大幅提升机械手臂的工作效率。
[0006] 为实现上述技术方案，本发明提供了一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，包括：安装座；固定在安装座上的抓放舵机，所述抓放舵机的输出轴上安装有拨片，所述拨片上安装有“U”形固定座；固定在“U”形固定座底部的弹簧；固定在安装座上且位于“U”形固定座后方的定位板；固定在安装座下方的抓放套筒；顶部连接在弹簧底部的一号绳，所述一号绳的底部延伸至套筒内并且横向贯穿套筒；顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上的一号辅助绳，所述一号辅助绳的底部贯穿套筒后固定在一号绳横向中部；顶部绕过定位板固定在“U”形固定座上且位于一号辅助绳上方的二号绳，所述二号绳的底部延伸至套筒内并且横向贯穿套筒，所述二号绳横向贯穿套筒的位置位于一号绳横向贯穿套筒位置的上方；顶部固定在“U”形固定座底部的二号辅助绳，所述二号辅助绳的底部贯穿套筒后固定在二号绳横向中部。
[0007] 在上述技术方案中，当需要进行抓球时，套筒开口垂直向下，置于待抓取球体上方，抓放舵机逆时针旋转，使得“U”形固定座左端低右端高，此状态下，一号绳绷紧，二号绳松弛，一号辅助绳松弛，二号辅助绳绷紧，此时，二号绳与二号辅助绳对套筒内的球体没有阻隔作用，一号绳与一号辅助绳对套筒内球体有阻隔作用，套筒内球体不能通过一号绳与一号辅助绳所在平面而掉出套筒，但在套筒下降抓取球体时，球体会挤压一号绳，在挤压作用下弹簧拉伸，使得一号绳变形，球体得以进入套筒，球体进入套筒后，自身重力不足以驱动弹簧拉伸，故而被卡在套筒内，如此一来，通过控制套筒向下移动时球体的挤压使得球体进入套筒，卡在一号绳上方，重复上述步骤可以进行多次抓球，被抓取的多个球体同时储放在抓取套筒内。当抓手进行放球动作时，抓放舵机顺时针旋转，使得“U”形固定座左端高右端低，此状态下，一号绳松弛，二号绳绷紧，一号辅助绳绷紧，二号辅助绳松弛，此时，一号绳与一号辅助绳对套筒内的球体没有阻隔作用，二号绳与二号辅助绳对套筒内球体有阻隔作用，则原本处于一号绳与二号绳之间的球体在重力作用下掉出套筒，而处于二号绳与二号辅助绳平面之上的球体则被阻隔，留在套筒内，通过控制抓放舵机的顺时针和逆时针旋转，从而实现了球体逐个放出的功能。
[0008] 优选的，所述一号绳、二号绳、一号辅助绳和二号辅助绳均为PE绳，PE绳强度高且具有较好的弹性，拉伸或者球体挤压时具有良好的弹性形变。
[0009] 优选的，本可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手还包括支臂，所述支臂前端安装有旋转舵机，安装座安装在所述旋转舵机的输出轴上，通过安装在支臂上的旋转舵机可以控制安装座在竖直平面上进行360°的旋转。
[0010] 更加优选的，所述旋转舵机的输出轴上还安装有货叉，所述货叉位于安装座的后方，当需要完成抓取球体时，旋转舵机驱动安装座旋转，使得抓取套筒的开口垂直向下，此时可以进行抓取球体的操作，当需要完成叉取托盘货物的操作时，旋转舵机驱动安装座旋转，使得抓取套筒开口垂直向上，而货叉位于工作位，通过货叉对托盘货物进行叉取。
[0011] 本发明还提供了一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运机器人，包括上述方案中的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，还包括第一驱动电机、丝杆、第一导轨、滑块、第二导轨、第二驱动电机、旋转电机、旋转座和移动小车，所述旋转座安装在移动小车的顶部，旋转电机安装在旋转座的底部，第一导轨纵向安装在旋转座的顶部，丝杆沿第一导轨的纵向安装在第一导轨上，第二驱动电机安装在第一导轨的底部并与丝杆连接，滑块套接在丝杆上，第二导轨固定在滑块上，搬运抓手中的支臂通过滑块滑动安装在第二导轨上，第一驱动电机安装在第二导轨上用于驱动支臂沿第二导轨滑动。
[0012] 在上述技术方案中，通过移动小车可以带动抓手进行大范围的移动，通过旋转电机可以驱动抓手在水平方向上进行360°的转动，便于对不同位置球体的对位抓取，通过第二驱动电机可以驱动滑块沿丝杆上下移动，进而驱动抓手上下移动，通过第一驱动电机可以驱动抓手支臂沿第二导轨前后移动，进而可以便于抓手前后长度的调节。
[0013] 本发明提供的一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手及机器人的有益效果在于：
[0014] 1)本可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手结构简单，设计巧妙，通过抓放舵机顺时针或者逆时针旋转即可控制套筒内两段绳索的松紧度实现球体的逐取逐放，可以一次性抓取、运输多个球体，工作效率高，相对于传统的夹爪结构抓手，本抓手增强了抓取机构的通用性，而且结构更为简单，并且在抓取时不会对球体表面进行伤害；
[0016] 图1为本发明中抓手套筒向下时的立体结构示意图。
[0017] 图2为本发明中抓手货叉向下时的立体结构示意图。
[0018] 图3为本发明中抓手的局部放大结构示意图Ⅰ。
[0019] 图4为本发明中抓手的局部放大结构示意图Ⅱ。
[0020] 图5为本发明中抓手的局部放大结构示意图Ⅲ。
[0021] 图6为本发明套筒中一号绳绷紧、一号辅助绳松弛时的结构示意图。
[0022] 图7为本发明套筒中一号绳松弛、一号辅助绳绷紧时的结构示意图。
[0023] 图8为本发明中抓取机器人的立体结构示意图。
[0024] 图中：1、套筒；2、货叉；3、抓放舵机；4、旋转舵机；5、一号绳；6、二号绳；7、一号辅助绳；8、二号辅助绳；9、弹簧；10、拨片；11、固定座；12、定位板；13、支臂；14、第一驱动电机；15、丝杆；16、第一导轨；17、滑块；18、第二导轨；19、第二驱动电机；20、旋转电机；21、旋转座；22、移动小车。
具体实施方式
[0025] 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、完整的描述，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。本领域普通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，均属于本发明的保护范围。
[0026] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“前”、“后”“上”、“下”、“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装置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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0028] 实施例1：一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手。
[0029] 参照图1至图7所示，一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，包括：支臂13，所述支臂13为抓手的支撑骨架，支臂13前端安装有旋转舵机4，安装座安装在所述旋转舵机4的输出轴上，通过安装在支臂13上的旋转舵机4可以控制安装座在竖直平面上进行
360°的旋转；固定在安装座上的抓放舵机3，所述抓放舵机3的输出轴上安装有拨片10，所述拨片10上安装有“U”形固定座11，通过抓放舵机3可以驱动拨片10顺时针或者逆时针旋转，进而带动“U”形固定座11进行一定角度的旋转，使得“U”形固定座11的位置发生偏移；固定在“U”形固定座11底部的弹簧9；固定在安装座上且位于“U”形固定座11后方的定位板12，定位板12的作用类似于定滑轮，便于绳体的定位拉伸；固定在安装座下方的抓放套筒1，套筒1的作用是归集球体；顶部连接在弹簧9底部的一号绳5，所述一号绳5的底部延伸至套筒1内并且横向贯穿套筒1；顶部绕过定位板12固定在“U”形固定座11上的一号辅助绳7，所述一号辅助绳7的底部贯穿套筒1后固定在一号绳5横向中部；顶部绕过定位板12固定在“U”形固定座11上且位于一号辅助绳7上方的二号绳6，所述二号绳6的底部延伸至套筒1内并且横向贯穿套筒1，所述二号绳6横向贯穿套筒1的位置位于一号绳横5向贯穿套筒1位置的上方；顶部固定在“U”形固定座11底部的二号辅助绳8，所述二号辅助绳8的底部贯穿套筒1后固定在二号绳横6向中部，所述一号绳5、二号绳6、一号辅助绳7和二号辅助绳8均为PE绳，PE绳强度高且具有较好的弹性，拉伸或者球体挤压时具有良好的弹性形变。
360°的旋转；固定在安装座上的抓放舵机3，所述抓放舵机3的输出轴上安装有拨片10，所述拨片10上安装有“U”形固定座11，通过抓放舵机3可以驱动拨片10顺时针或者逆时针旋转，进而带动“U”形固定座11进行一定角度的旋转，使得“U”形固定座11的位置发生偏移；固定在“U”形固定座11底部的弹簧9；固定在安装座上且位于“U”形固定座11后方的定位板12，定位板12的作用类似于定滑轮，便于绳体的定位拉伸；固定在安装座下方的抓放套筒1，套筒1的作用是归集球体；顶部连接在弹簧9底部的一号绳5，所述一号绳5的底部延伸至套筒1内并且横向贯穿套筒1；顶部绕过定位板12固定在“U”形固定座11上的一号辅助绳7，所述一号辅助绳7的底部贯穿套筒1后固定在一号绳5横向中部；顶部绕过定位板12固定在“U”形固定座11上且位于一号辅助绳7上方的二号绳6，所述二号绳6的底部延伸至套筒1内并且横向贯穿套筒1，所述二号绳6横向贯穿套筒1的位置位于一号绳横5向贯穿套筒1位置的上方；顶部固定在“U”形固定座11底部的二号辅助绳8，所述二号辅助绳8的底部贯穿套筒1后固定在二号绳横6向中部，所述一号绳5、二号绳6、一号辅助绳7和二号辅助绳8均为PE绳，PE绳强度高且具有较好的弹性，拉伸或者球体挤压时具有良好的弹性形变。
[0030] 本实施例中，当需要进行抓球操作时，旋转舵机4驱动安装座旋转，使得抓取套筒1的开口垂直向下，置于待抓取球体上方，然后抓放舵机3逆时针旋转，使得“U”形固定座11左端低右端高，此状态下，一号绳5绷紧，二号绳6松弛，一号辅助绳7松弛，二号辅助绳8绷紧，其中，一号绳5与一号辅助绳7的状态如图6所示，二号绳6与二号辅助绳8的状态如图7所示，此时，二号绳6与二号辅助绳8对套筒1内的球体没有阻隔作用，一号绳5与一号辅助绳7对套筒1内球体有阻隔作用，套筒1内球体不能通过一号绳5与一号辅助绳7所在平面而掉出套筒1，但在套筒1下降抓取球体时，球体会挤压一号绳5，在挤压作用下弹簧9拉伸，使得一号绳5变形，球体得以进入套筒1，球体进入套筒1后，自身重力不足以驱动弹簧9拉伸，故而被卡在套筒1内，如此一来，通过控制套筒1向下移动时球体的挤压使得球体进入套筒1，卡在一号绳5上方，重复上述步骤可以进行多次抓球，被抓取的多个球体同时储放在抓取套筒1内。当抓手进行放球动作时，抓放舵机3顺时针旋转，使得“U”形固定座11左端高右端低，此状态下，一号绳5松弛，二号绳6绷紧，一号辅助绳7绷紧，二号辅助绳8松弛，其中，一号绳5与一号辅助绳7的状态如图7所示，二号绳6与二号辅助绳8的状态如图6所示，此时，一号绳5与一号辅助绳7对套筒1内的球体没有阻隔作用，二号绳6与二号辅助绳8对套筒1内球体有阻隔作用，则原本处于一号绳5与二号绳6之间的球体在重力作用下掉出套筒1，而处于二号绳6与二号辅助绳8平面之上的球体则被阻隔，留在套筒1内，通过控制抓放舵机3的顺时针和逆时针的间隔重复旋转，可以实现球体逐个放出的功能。
[0031] 参照图1和图2所示，旋转舵机4的输出轴上还安装有货叉2，所述货叉2位于安装座的后方，当需要完成抓取球体时，旋转舵机4驱动安装座旋转，使得抓取套筒1的开口垂直向下，此时可以进行抓取球体的操作，当需要完成叉取托盘货物的操作时，旋转舵机4驱动安装座旋转，使得抓取套筒1开口垂直向上，而货叉2位于工作位，通过货叉2对托盘货物进行叉取。
[0032] 本可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手结构简单，设计巧妙，通过抓放舵机3顺时针或者逆时针旋转即可控制套筒1内两段绳索的松紧度实现球体的逐取逐放，可以一次性抓取、运输多个球体，工作效率高，相对于传统的夹爪结构抓手，本抓手增强了抓取机构的通用性，而且结构更为简单，并且在抓取时不会对球体表面进行伤害，并且本抓手可以使用同一机械手臂可完成抓取物体与叉取托盘货物的操作，提升了机械手臂的利用率与工作效率。
[0033] 实施例2：一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运机器人。
[0034] 参照图8所示，一种可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运机器人，包括：实施例1中的可逐取逐放的多目标抓取和托盘搬运抓手，还包括第一驱动电机14、丝杆15、第一导轨16、滑块17、第二导轨18、第二驱动电机19、旋转电机20、旋转座21和移动小车22，所述旋转座21安装在移动小车22的顶部，旋转电机20安装在旋转座21的底部，通过旋转电机20可以驱动旋转座21在水平方向上进行360°的旋转，第一导轨16纵向安装在旋转座21的顶部，丝杆15沿第一导轨16的纵向安装在第一导轨16上，第二驱动电机19安装在第一导轨16的底部并与丝杆15连接，滑块17套接在丝杆15上，第二导轨18固定在滑块17上，搬运抓手中的支臂
13通过滑块滑动安装在第二导轨18上，第一驱动电机14安装在第二导轨18上用于驱动支臂
13沿第二导轨18滑动。
13通过滑块滑动安装在第二导轨18上，第一驱动电机14安装在第二导轨18上用于驱动支臂
13沿第二导轨18滑动。
[0035] 本实施例中，通过移动小车22可以带动抓手进行大范围的移动，通过旋转电机20可以驱动抓手在水平方向上进行360°的转动，便于对不同位置球体的对位抓取，通过第二驱动电机19可以驱动滑块17沿丝杆15上下移动，进而驱动抓手上下移动，实现对抓手对球体的对位抓取，通过第一驱动电机14可以驱动抓手支臂13沿第二导轨18前后移动，进而可以便于抓手前后长度的调节。
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