三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
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[0002]工業(yè)機(jī)器人是近幾十年發(fā)展起來的一種高科技自動化生產(chǎn)設(shè)備。工業(yè)機(jī)器人的是工業(yè)機(jī)器人的一個重要分支。它的特點是可通過編程來完成各種預(yù)期的作業(yè)任務(wù)，在構(gòu)造和性能上兼有人和機(jī)器各自的優(yōu)點，尤其體現(xiàn)了人的智能和適應(yīng)性。工業(yè)機(jī)器人作業(yè)的準(zhǔn)確性和各種環(huán)境中完成作業(yè)的能力，在國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域有著廣闊的發(fā)展前景。工業(yè)機(jī)器人是在機(jī)械化，自動化生產(chǎn)過程中發(fā)展起來的一種新型裝置。在現(xiàn)代生產(chǎn)過程中，工業(yè)機(jī)器人被廣泛的運用于自動生產(chǎn)線中，機(jī)械人的研制和生產(chǎn)已成為高技術(shù)鄰域內(nèi)，迅速發(fā)展起來的一門新興的技術(shù)，使得工業(yè)機(jī)器人能更好地實現(xiàn)與機(jī)械化和自動化的有機(jī)結(jié)合。工業(yè)機(jī)器人雖然目前還不如人手那樣靈活，它具有能不斷重復(fù)工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，工業(yè)機(jī)器人已受到許多部門的重視，并越來越廣泛地得到了應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)涉及到力學(xué)、機(jī)械學(xué)、電氣液壓技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等科學(xué)領(lǐng)域，是一門跨學(xué)科綜合技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，該機(jī)器人利用連桿連接和氣缸推動，實現(xiàn)機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)運動、上下運動、伸縮運動。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制作成本低、運動可靠，可以在食品、藥品加工等行業(yè)中推廣應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明所提供的一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人包括氣動抓手機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)及伸縮機(jī)構(gòu)。
[0005]所述氣動抓手機(jī)構(gòu)包括抓手4、抓手滑塊3及氣動手指2 ;所述抓手4與所述抓手滑塊3固定連接，所述抓手滑塊3通過移動副與所述氣動手指2連接，所述抓手4及抓手滑塊3共設(shè)有兩組，兩個抓手滑塊的運動方向始終相反，運動區(qū)間是氣缸導(dǎo)軌的二分之一，其相對運動用于實現(xiàn)抓手的抓緊和松開，所述氣動手指2為所述抓手滑塊3提供驅(qū)動力，使其能夠運動，所述氣動手指2固定在連桿1上。
[0006]所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)機(jī)架15、第一氣缸20、墊板18、滑桿7、連桿1、曲柄13及固定板12 ;所述第一氣缸20通過氣缸連接板16與所述滑桿7固連，所述滑桿7與所述連桿1通過第一連接軸5鉸接，所述滑桿7的移動為所述連桿1提供轉(zhuǎn)動力矩使其轉(zhuǎn)動，所述連桿1與所述曲柄13通過第二連接軸6鉸接，所述曲柄13與所述固定板12通過第三連接軸11鉸接，所述固定板12與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架15固連，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架15、曲柄13、固定板12、連桿1及所述滑桿7通過鉸接形成偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
[0007]所述升降機(jī)構(gòu)包括末端連接板14、升降板8及第二氣缸9 ;所述末端連接板14及所述升降板8與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架15固連，所述升降板8通過移動副與所述第二氣缸9連接，所述第二氣缸9推動所述升降板8的上下運動，以此推動了所述升降機(jī)構(gòu)的上下運動。
[0008]所述伸縮機(jī)構(gòu)包括伸縮板10、第三氣缸17、桌面連接板19及固定座21 ;所述伸縮板10與所述第二氣缸9固連，所述伸縮板10通過移動副與所述第三氣缸17連接，所述第三氣缸17通過所述桌面連接板19與所述固定座21連接，所述伸縮機(jī)構(gòu)固定在固定座上，所述伸縮機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)所述翻轉(zhuǎn)機(jī)器人的伸縮運動。
[0009]本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，以偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)為模板，滑塊作為驅(qū)動部分，利用氣缸推動整體運動，實現(xiàn)了整個機(jī)械手的翻轉(zhuǎn)，機(jī)構(gòu)具有制造成本低、結(jié)構(gòu)輕便、運動過程安全可靠等特點。
[0010]本發(fā)明將抓手和抓手滑塊固定連接，然后將兩組這樣的構(gòu)件與氣動手指固定連接，通過氣動手指驅(qū)動兩組抓手滑塊的相反方向運動，實現(xiàn)整個抓手機(jī)構(gòu)的抓取和釋放動作，該機(jī)構(gòu)具有安裝容易，運動可靠，制造成本低的特點。
[0011]本發(fā)明具有以下技術(shù)特點:
[0012](1)本發(fā)明所有動力源由氣缸或氣動手指提供，所述末端執(zhí)行器的抓取和釋放動作的動力由氣動手指提供，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)運動、升降機(jī)構(gòu)的上下運動、伸縮機(jī)構(gòu)的伸縮運動的動力均由氣缸提供。
[0013](2)本發(fā)明末端執(zhí)行器由抓手和移動滑塊組成，通過滑塊的相反運動，實現(xiàn)末端執(zhí)行器的抓取和釋放動作。
[0014](3)本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由一個偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)組成，通過氣缸推動滑塊部分，為連桿桿提供轉(zhuǎn)動力矩，同時將末端執(zhí)行器固定在連桿上，實現(xiàn)了末端執(zhí)行器的翻轉(zhuǎn)動作。
[0015](4)本發(fā)明的升降機(jī)構(gòu)及伸縮機(jī)構(gòu)均是通過氣缸與升降板或者伸縮板的移動副連接，氣缸運動帶動升降板或者伸縮板的移動，最終帶動整個機(jī)構(gòu)的升降或伸縮運動。
[0016](5)本發(fā)明采用開放式金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、模塊化，便于拓展；穩(wěn)定性好、重量輕，保證機(jī)械手臂的速度和快速啟停。
【附圖說明】
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[0017]圖1是本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)器人結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)器人中氣動抓手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3是本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)器人中翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4是本發(fā)明翻轉(zhuǎn)機(jī)器人中升降及伸縮機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中:1:連桿；2:氣動手指；3:抓手滑塊；4:抓手；5:第一連接軸；6:第二連接軸；7:滑桿；8:升降板；9:第二氣缸；10:伸縮板；11:第三連接軸；12:固定板；13:曲柄；14:末端連接板；15:翻轉(zhuǎn)機(jī)架；16:氣缸連接板；17:第三氣缸；18:墊板；19:桌面連接板；20:第一氣缸；21:固定座。
【具體實施方式】
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[0022]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023]如圖1所示，本發(fā)明所提供的一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人可以實現(xiàn)末端執(zhí)行器的抓取和翻轉(zhuǎn)動作，同時整體機(jī)構(gòu)還能進(jìn)行上下運動和伸縮運動。其運動過程:當(dāng)物體進(jìn)入末端執(zhí)行器正前方時，整個機(jī)構(gòu)向前伸出，此時機(jī)械手處于釋放狀態(tài)，當(dāng)機(jī)械手觸到物體時，機(jī)械手將通過兩爪的相向運動實現(xiàn)抓取動作，當(dāng)夾取到物體時，升降機(jī)構(gòu)將向上運動，將物體提起，當(dāng)升到一定位置時(保證翻轉(zhuǎn)過程不觸碰到其他物體)，翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行翻轉(zhuǎn)動作，實現(xiàn)物體的180度翻轉(zhuǎn)，然后升降機(jī)構(gòu)將鄉(xiāng)下運動，當(dāng)物體觸碰到所放置的平面時，機(jī)械抓手通過兩爪的相離運動實現(xiàn)釋放動作，當(dāng)松開物體后，伸縮機(jī)構(gòu)向后縮進(jìn)，退回原位，以此為一個循環(huán)周期，實現(xiàn)物體的翻轉(zhuǎn)任務(wù)。
[0024]如圖2所示，所述氣動抓手機(jī)構(gòu)的抓手4與抓手滑塊3固定連接，抓手滑塊3與氣動手指2固定連接，一共設(shè)有兩組抓手和抓手滑塊，兩個抓手滑塊的運動方向始終相反，運動區(qū)間是氣缸導(dǎo)軌的二分之一，其相對運動可以實現(xiàn)抓手的抓緊和松開，氣動手指為抓手滑塊提供驅(qū)動力，使其能夠運動，并且氣動手指固定在連桿1上。
[0025]如圖3所示，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)機(jī)架15、第一氣缸20、氣缸連接板16、墊板18、滑桿7、第一連接軸5、連桿1、第二連接軸6、曲柄13、第三連接軸11、固定板12，第一氣缸20通過氣缸連接板16及滑桿7的固定連接，推動滑桿7的移動，滑桿7與連桿1通過第一連接軸5鉸接，滑桿7的移動為連桿1提供轉(zhuǎn)動力矩，使其轉(zhuǎn)動，連桿1與曲柄13通過第二連接軸6鉸接，曲柄13與固定板12通過第三連接軸11鉸接，固定板12與翻轉(zhuǎn)機(jī)架15固連，翻轉(zhuǎn)機(jī)架15、曲柄13、固定板12、連桿1及滑桿7通過鉸接形成偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)。
[0026]如圖4所示，所述伸縮機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)包括末端連接板14、升降板8、第二氣缸9、伸縮板10、第三氣缸17、桌面連接板19及固定座21 ;翻轉(zhuǎn)機(jī)架15與末端連接板14及升降板8固定連接，升降板8與第二氣缸9通過移動副連接，第二氣缸9推動升降板8的上下運動，以此推動升降機(jī)構(gòu)的上下運動。伸縮板10與第二氣缸9固定連接，伸縮板10與第三氣缸17通過移動副連接，第三氣缸17通過桌面連接板19與固定座21連接，使整個機(jī)構(gòu)固定在固定座上，并實現(xiàn)了整個機(jī)械手的伸縮運動。
【主權(quán)項】
1.一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，其特征在于該翻轉(zhuǎn)機(jī)器人包括氣動抓手機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)及伸縮機(jī)構(gòu)；所述氣動抓手機(jī)構(gòu)包括抓手(4)、抓手滑塊(3)及氣動手指(2)，所述抓手(4)與所述抓手滑塊(3)固定連接，所述抓手滑塊(3)通過移動副與所述氣動手指(2)連接，所述抓手(4)及抓手滑塊(3)共設(shè)有兩組，兩個抓手滑塊的運動方向始終相反，運動區(qū)間是氣缸導(dǎo)軌的二分之一，所述抓手滑塊(3)的相對運動用于實現(xiàn)抓手的抓緊和松開，所述氣動手指(2)為所述抓手滑塊(3)提供驅(qū)動力，使其能夠運動，所述氣動手指(2)固定在連桿(I)上；所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括翻轉(zhuǎn)機(jī)架(15)、第一氣缸(20)、墊板(18)、滑桿(7)、連桿(1)、曲柄(13)及固定板(12)，所述第一氣缸(20)通過氣缸連接板(16)與所述滑桿(7)固連，所述滑桿(7)與所述連桿(I)通過第一連接軸(5)鉸接，所述滑桿(7)的移動為所述連桿(I)提供轉(zhuǎn)動力矩使其轉(zhuǎn)動，所述連桿(I)與所述曲柄(13)通過第二連接軸(6)鉸接，所述曲柄(13)與所述固定板(12)通過第三連接軸(11)鉸接，所述固定板(12)與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架(15)固連，所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架(15)、曲柄(13)、固定板(12)、連桿⑴及所述滑桿(7)通過鉸接形成偏置式曲柄滑塊機(jī)構(gòu)；所述升降機(jī)構(gòu)包括末端連接板(14)、升降板(8)及第二氣缸(9)，所述末端連接板(14)及所述升降板(8)與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)架(15)固連，所述升降板(8)通過移動副與所述第二氣缸(9)連接，所述第二氣缸(9)推動所述升降板(8)的上下運動，以此推動了所述升降機(jī)構(gòu)的上下運動；所述伸縮機(jī)構(gòu)包括伸縮板(10)、第三氣缸(17)、桌面連接板(19)及固定座(21)，所述伸縮板(10)與所述第二氣缸(9)固連，所述伸縮板(10)通過移動副與所述第三氣缸(17)連接，所述第三氣缸(17)通過所述桌面連接板(19)與所述固定座(21)連接，所述伸縮機(jī)構(gòu)固定在固定座上，所述伸縮機(jī)構(gòu)用于實現(xiàn)所述翻轉(zhuǎn)機(jī)器人的伸縮運動。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種三自由度翻轉(zhuǎn)機(jī)器人，屬于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。該機(jī)器人包括氣動抓手機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、升降及伸縮機(jī)構(gòu)；其中氣動抓手機(jī)構(gòu)包括抓手及氣動手指；翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括三個傳動板及氣缸；升降機(jī)構(gòu)包括升降板及氣缸；伸縮機(jī)構(gòu)包括伸縮板、氣缸、桌面連接板及固定座。本發(fā)明利用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，將翻轉(zhuǎn)部分放在連桿上，當(dāng)氣缸推動滑桿移動，曲柄轉(zhuǎn)動帶動連桿翻轉(zhuǎn)，實現(xiàn)氣動抓手的180度翻轉(zhuǎn)，同時抓手部分的氣動手指可以帶動抓手實現(xiàn)抓取和放下的動作。本發(fā)明具有機(jī)構(gòu)制作簡單、安裝調(diào)試方便及制造成本較低等特點。
【IPC分類】B25J9/00, B25J15/08
【公開號】CN105291097
【申請?zhí)枴緾N201510908980
【發(fā)明人】張良安, 葉增林, 靳開軒
【申請人】安徽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年2月3日
【申請日】2015年12月8日