本发明涉及机械人,具体为一种工业智能化六轴机械手。
背景技术:
1、六轴机械手是一种能够模仿人手和手臂,按固定程序抓取、搬运物件或操作的工具,并且六轴机械手具有多个自由度,可以在三维空间内自由运动。
2、当机械手夹持较大的零件加工时,为了提高工作效率机械手以较快的速度带动零件移动,但是在机械手以较快的速度带动零件移动时,加速度的变化较大,使零件产生的惯性较大使位置发生偏移,影响加工的精度,并且惯性力使机械臂产生弯曲的趋势,从而对机械臂的连接部位造成损坏。
3、在现有技术中,为了减小惯性带来的影响,通过加大对零件的夹紧力来避免零件的位置发生偏移,但是保持较长时间的大力夹持,会导致机械手夹紧部件与零件的损伤。或者减小机械手的加速度减小惯性,来避免零件位置的偏移和机械臂的损坏,但是降低机械手的加速度会使工作效率降低。
4、为此,提出一种工业智能化六轴机械手。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种工业智能化六轴机械手,为了避免机械手在夹持零件移动过程中,因惯性力作用下使零件的位置发生偏移,并且对机械臂的连接部位造成损坏,机械手的加速度的大于设定值时,通过补偿机构驱动夹紧机构对加工零件进一步夹紧,之后使前爪关节与后爪关节之间的刚性连接解除,变成前爪关节与后爪关节之间通过减震机构的柔性连接。
2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
3、一种工业智能化六轴机械手,包括底座、手臂、手腕、前爪关节与后爪关节,所述后爪关节连接于手腕前侧,所述后爪关节内部连接有减震机构,所述前爪关节通过减震机构连接于后爪关节前侧,所述前爪关节内部开设有连接腔与安装槽,所述连接腔内壁前后两侧均连接有橡胶条,两个所述橡胶条对应端之间连接有配重块,所述配重块外壁连接有气囊,所述气囊外壁与连接腔内壁连接,两个所述安装槽位于连接腔左右两侧,所述安装槽内部安装有补偿机构和锁止机构,所述补偿机构与气囊连通,所述补偿机构前侧连接有夹紧机构,通过所述锁止机构将后爪关节与前爪关节刚性连接,所述夹紧机构将零件夹紧,所述配重块加速度大于设定值时撞击气囊将气体挤入补偿机构内部,并通过补偿机构驱动夹紧机构再夹紧零件,之后驱动锁止机构解除后爪关节与前爪关节之间的刚性连接。
4、上述方案中,当机械手加速度的大于一定程度时,配重块在惯性的作用下撞击气囊,从而挤压气囊内部的气体驱动补偿机构拉动夹紧机构,对零件产生额外的夹紧力,从而避免了移动加工零件在时,因为加速度较大产生的较大惯性力,导致的零件位置偏移,之后解除锁止机构对前爪关节的固定,从而转变成前爪关节与后爪关节之间通过减震机构的柔性连接,通过减震机构对前爪关节进行缓冲,避免了机械手因惯性产生的弯曲力而受到损伤。
5、优选的,所述补偿机构包括循环组件、传动组件、拉动组件、延迟组件,所述循环组件安装于安装槽内部,且与气囊连通,所述延迟组件和传动组件均安装于循环组件远离气囊侧,所述拉动组件安装于传动组件远离连接腔侧,所述拉动组件后侧与锁止机构连接,所述拉动组件前侧与夹紧机构连接,所述循环组件包括活塞、气缸、气压弹簧、气阀、同位杆,所述气缸连接于安装槽远离气囊侧,所述活塞连接于气缸内部,所述活塞远离气囊侧与延迟组件和传动组件连接,所述气压弹簧套接于活塞外壁,所述气缸靠近气囊侧开设有进气孔与出气孔,且与气囊连通,所述进气孔与出气孔横截面设为漏斗状,且进气孔与出气孔细孔端朝向相反,所述气阀安装于进气孔与出气孔内,所述气阀横截面设为漏斗形,且与进气孔和出气孔内壁贴合,所述同位杆连接在气阀远离气囊侧。
6、上述方案中,当配重块在惯性的作用下撞击气囊,从而挤压气囊内部的气体,使气体推动连接腔两侧的气阀分别向安装槽方向移动,从而将进气孔打开,出气孔保持关闭,当气体进入气缸内部通过推动活塞来推动延迟组件和传动组件,配重块不再撞击气囊时,气压弹簧推动活塞复位,当活塞复位时挤压气体向气囊侧移动,当气体流动时会推动气阀向气囊侧移动,从而使出气孔打开,并使出气孔关闭,使气体回流到气囊内部,从而使气体在气缸与气囊之间的循环,避免了气囊气体排出气压减小影响气缸的传动效果;
7、为了提高补偿组件的运作速度,因此设置了传动组件。
8、优选的,所述传动组件包括齿轮、伸缩板、旋转轴、连接板、棘轮、棘爪、旋转座,所述伸缩板底部连接于安装槽远离气囊侧,所述旋转轴贯穿连接于伸缩板中部,所述齿轮连接于旋转轴外壁,且位于伸缩板下方,所述连接板连接于伸缩板前侧,所述棘轮连接于旋转轴外壁,且位于伸缩板上方,所述旋转座通过卷簧连接于安装槽内部底部,且位于伸缩板与气缸之间,两个所述棘爪连接于旋转座顶部,且与棘轮连接。
9、上述方案中,当气缸推动旋转座转动时,和旋转座回转时,会分别带动两个棘爪会推动棘轮转动,从而增加齿轮的转动速度,提高补偿组件的运作速度。
10、优选的,所述拉动组件包括齿板、复位弹簧、拉动杆,所述齿板,所述齿板连接于安装槽底部,且与齿轮远离气囊侧啮合,所述复位弹簧连接于齿板前侧,且前侧与安装槽内壁前侧连接,所述齿板后侧与锁止机构连接,所述拉动杆连接于齿板远离气囊侧,所述拉动杆前端与夹紧机构连接,所述夹紧机构包括固定板、移动块、气压杆、夹板,所述固定板连接于前爪关节前侧,所述固定板前侧开设有移动槽,所述移动槽内部对称安装有移动块,所述移动块后侧与拉动杆连接,所述气压杆安装于移动块对应面,所述夹板连接于气压杆伸缩端。
11、上述方案中当齿轮带动齿板移动时,齿板当齿轮转动时带动齿板移动,齿板移动时通过拉动杆拉动移动块向相互靠拢的方向移动,从而增加对零件的夹紧力;
12、为了使其在移动过程中保持固定,在产生惯性时可以转动从而对前爪关节进行缓冲从而设置了锁止机构。
13、优选的,所述锁止机构包括锁块、转动杆、锁止杆,所述转动杆铰接于齿板后端,且底部与安装槽连接,所述锁止杆铰接于转动杆底靠近气囊侧,所述锁块连接于锁止杆后端,且锁块后侧设为弧形,所述后爪关节前侧开设有弧槽,所述弧槽与锁块后侧贴合。
14、上述方案中,齿板推动转动杆转动时,转动杆会拉动锁止杆缩进安装槽内部,锁止杆会拉动锁块与后爪关节分离,从而解除后爪关节与前爪关节之间的固定,使前爪关节受到惯性力时弯曲从而对减震机构进行挤压,从而对前爪关节进行缓冲,当齿板在复位弹簧的作用下复位,并且齿板拉动转动杆转动,转动杆转动会推动锁杆伸出从而推动锁块对后爪关节进行挤压,当锁块挤压后爪关节时推动前爪关节复位。
15、进一步的,所述齿板距离转动杆转动位置长度为a,所述锁止杆距离转动杆转动位置长度为b,a大于b。
16、上述方案中,齿板距离转动杆转动位置长度大于所述锁止杆距离转动杆转动位置长度,从而使齿板更容易通过转动杆带动锁止杆移动;
17、因为机械手的运动是多角度的,为了使其可以进行多角度地进行缓冲,因此设置了减震机构。
18、优选的,所述减震机构包括中部液压杆、侧液压杆、顶杆、连接轴,所述后爪关节内部开设有减震腔,所述中部液压杆连接于减震腔内壁后侧,所述连接轴连接于减震腔内壁,所述顶杆连接于连接轴外壁,所述中部液压杆前侧开设有锥形槽,所述顶杆与锥形槽连接,所述顶杆前侧与前爪关节后侧铰接,所述侧液压杆连接于减震腔(403)内壁后侧,且两个侧液压杆分别位于中部液压杆上方与下方,所述侧液压杆前端与前爪关节连接。
19、上述方案中,当前爪关节上下摆动时,顶杆会推动中部液压杆收缩,当前爪关节左右摆动时前爪关节推动其中一个侧液压杆收缩,并拉动另一个侧液压杆伸长,从而将弯曲力转化成直推力和直拉力,从而减小了机械手因弯曲力而受到损伤。
20、优选的,所述延迟组件包括活动柱、伸缩杆、滑动套、限位板,所述安装槽内壁远离气囊侧开设有活动槽,所述活动柱连接于活动槽内,所述活动柱外壁开设有斜槽与直槽,所述斜槽与直槽连通,所述伸缩杆连接于安装槽内壁前侧,所述伸缩杆一端与直槽连接,所述限位板连接于活动柱外壁,所述滑动套连接于活动柱外壁,且位于限位板远离气囊侧,所述滑动套底部与连接板连接,所述活动槽内部连接有延迟弹簧。
21、上述方案中,活塞推动活动柱移动时,活动柱的直槽与伸缩杆连接,从而活塞可以快速将活动柱推入活动槽内,当活塞不再推动活动柱时,活动柱在延迟弹簧的推力下复位,此时伸缩杆进入斜槽中,使活动柱缓慢复位,从而避免了机械手为停稳前解除对零件的额外夹持力。
22、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
23、1、通过配重块撞击气囊内部的气体,来驱动补偿机构拉动夹紧机构,对零件产生额外的夹紧力,从而避免了因较大的加速度产生的较大惯性力,导致的零件位置偏移,使机械手能以较快的速度带动零件移动,从而提高工作效率,之后驱动锁止机构解除前爪关节与后爪关节之间的刚性连接,转变成前爪关节与后爪关节之间通过减震机构的柔性连接。
24、2、通过设置减震机构,当前爪关节左右摆动时,前爪关节推动其中一个侧液压杆收缩,并拉动另一个侧液压杆伸长,或当前爪关节上下摆动时,顶杆会推动中部液压杆收缩,从而将零件对机械手的弯曲力转化成直推力和直拉力,并对前爪关节进行缓冲,并避免了机械手因惯性产生的弯曲力而受到损伤。
25、3、通过设置延迟组件,当活塞推动活动柱移动时,伸缩杆沿直槽移动到斜槽中,使活动柱快速移动解除对伸缩板的限制,当活塞不再推动活动柱时,延迟弹簧推动活动柱复位,伸缩杆沿斜槽缓慢移动,增加齿板与齿轮的啮合时间,从而避免了机械手未停稳前解除对零件的额外夹持力。
1.一种工业智能化六轴机械手,包括底座(1)、手臂(2)、手腕(3),其特征在于:还包括后爪关节(4)与前爪关节(5),所述后爪关节(4)连接于手腕(3)前侧,所述后爪关节(4)内部连接有减震机构(401),所述前爪关节(5)通过减震机构(401)连接于后爪关节(4)前侧,所述前爪关节(5)内部开设有连接腔(6)与安装槽(7),所述连接腔(6)内壁前后两侧均连接有橡胶条(601),两个所述橡胶条(601)对应端之间连接有配重块(602),所述配重块(602)外壁连接有气囊(603),所述气囊(603)外壁与连接腔(6)内壁连接,两个所述安装槽(7)位于连接腔(6)左右两侧,所述安装槽(7)内部安装有补偿机构(8)和锁止机构(9),所述补偿机构(8)与气囊(603)连通,所述补偿机构(8)前侧连接有夹紧机构(10),通过所述锁止机构(9)将后爪关节(4)与前爪关节(5)刚性连接,所述夹紧机构(10)将零件夹紧,所述配重块(602)加速度大于设定值时撞击气囊(603)将气体挤入补偿机构(8)内部,并通过补偿机构(8)驱动夹紧机构(10)再夹紧零件,之后驱动锁止机构(9)解除后爪关节(4)与前爪关节(5)之间的刚性连接。
2.根据权利要求1所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述补偿机构(8)包括循环组件(801)、传动组件(802)、拉动组件(803)、延迟组件(804),所述循环组件(801)安装于安装槽(7)内部,且与气囊(603)连通,所述延迟组件(804)和传动组件(802)均安装于循环组件(801)远离气囊(603)侧,所述拉动组件(803)安装于传动组件(802)远离连接腔(6)侧,所述拉动组件(803)后侧与锁止机构(9)连接,所述拉动组件(803)前侧与夹紧机构(10)连接。
3.根据权利要求2所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述循环组件(801)包括活塞(8011)、气缸(8012)、气压弹簧(8013)、气阀(8014)、同位杆(8015),所述气缸(8012)连接于安装槽(7)远离气囊(603)侧,所述活塞(8011)连接于气缸(8012)内部,所述活塞(8011)远离气囊(603)侧与延迟组件(804)和传动组件(802)连接,所述气压弹簧(8013)套接于活塞(8011)外壁,所述气缸(8012)靠近气囊(603)侧开设有进气孔(8016)与出气孔(8017),且与气囊(603)连通,所述进气孔(8016)与出气孔(8017)横截面设为漏斗状,且进气孔(8016)与出气孔(8017)细孔端朝向相反,所述气阀(8014)安装于进气孔(8016)与出气孔(8017)内,所述气阀(8014)横截面设为漏斗形,且与进气孔(8016)和出气孔(8017)内壁贴合,所述同位杆(8015)连接在气阀(8014)远离气囊(603)侧。
4.根据权利要求3所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述传动组件(802)包括齿轮(8021)、伸缩板(8022)、旋转轴(8023)、连接板(8024)、棘轮(8025)、棘爪(8026)、旋转座(8027),所述伸缩板(8022)底部连接于安装槽(7)远离气囊(603)侧,所述旋转轴(8023)贯穿连接于伸缩板(8022)中部,所述齿轮(8021)连接于旋转轴(8023)外壁,且位于伸缩板(8022)下方,所述连接板(8024)连接于伸缩板(8022)前侧,所述棘轮(8025)连接于旋转轴(8023)外壁,且位于伸缩板(8022)上方,所述旋转座(8027)连接于安装槽(7)内部底部,且位于伸缩板(8022)与气缸(8012)之间,两个所述棘爪(8026)连接于旋转座(8027)顶部,且与棘轮(8025)连接。
5.根据权利要求4所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述拉动组件(803)包括齿板(8031)、复位弹簧(8032)、拉动杆(8033),所述齿板(8031)连接于安装槽(7)底部,且与齿轮(8021)远离气囊(603)侧啮合,所述复位弹簧(8032)连接于齿板(8031)前侧,且前侧与安装槽(7)内壁前侧连接,所述齿板(8031)后侧与锁止机构(9)连接,所述拉动杆(8033)连接于齿板(8031)远离气囊(603)侧,所述拉动杆(8033)前端与夹紧机构(10)连接。
6.根据权利要求5所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述锁止机构(9)包括锁块(901)、转动杆(902)、锁止杆(903),所述转动杆(902)铰接于齿板(8031)后端,且底部与安装槽(7)连接,所述锁止杆(903)铰接于转动杆(902)底靠近气囊(603)侧,所述锁块(901)连接于锁止杆(903)后端,且锁块(901)后侧设为弧形,所述后爪关节(4)前侧开设有弧槽(402),所述弧槽(402)与锁块(901)后侧贴合。
7.根据权利要求1所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述减震机构(401)包括中部液压杆(4011)、侧液压杆(4012)、顶杆(4013)、连接轴(4014),所述后爪关节(4)内部开设有减震腔(403),所述中部液压杆(4011)连接于减震腔(403)内壁后侧,所述连接轴(4014)连接于减震腔(403)内壁,所述顶杆(4013)连接于连接轴(4014)外壁,所述中部液压杆(4011)前侧开设有锥形槽(40121),所述顶杆(4013)与锥形槽(40121)连接,所述顶杆(4013)前侧与前爪关节(5)后侧铰接,所述侧液压杆(4012)连接于减震腔(403)内壁后侧,且两个侧液压杆(4012)分别位于中部液压杆(4011)上方与下方,所述侧液压杆(4012)前端与前爪关节(5)连接。
8.根据权利要求5所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述夹紧机构(10)包括固定板(1001)、移动块(1002)、气压杆(1003)、夹板(1004),所述固定板(1001)连接于前爪关节(5)前侧,所述固定板(1001)前侧开设有移动槽(1005),所述移动槽(1005)内部对称安装有移动块(1002),所述移动块(1002)后侧与拉动杆(8033)连接,所述气压杆(1003)安装于移动块(1002)对应面,所述夹板(1004)连接于气压杆(1003)伸缩端。
9.根据权利要求6所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述齿板(8031)距离转动杆(902)转动位置长度为a,所述锁止杆(903)距离转动杆(902)转动位置长度为b,a大于b。
10.根据权利要求3所述的一种工业智能化六轴机械手,其特征在于:所述延迟组件(804)包括活动柱(8041)、伸缩杆(8042)、滑动套(8043)、限位板(8044),所述安装槽(7)内壁远离气囊(603)侧开设有活动槽(701),所述活动柱(8041)连接于活动槽(701)内,所述活动柱(8041)外壁开设有斜槽(80411)与直槽(80412),所述斜槽(80411)与直槽(80412)连通,所述伸缩杆(8042)连接于安装槽(7)内壁前侧,所述伸缩杆(8042)一端与直槽(80412)连接,所述限位板(8044)连接于活动柱(8041)外壁,所述滑动套(8043)连接于活动柱(8041)外壁,且位于限位板(8044)远离气囊(603)侧,所述滑动套(8043)底部与连接板(8024)连接,所述活动槽(701)内部连接有延迟弹簧(8045)。