多自由度装卸机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种多自由度装卸机械手，包括水平直线移动机构、机械手伸缩机构和水平旋转机构，水平直线移动机构包括水平滑轨、底盘和第一驱动装置，底盘安装于水平滑轨上；水平旋转机构包括中心轴、转台和第二驱动装置，中心轴的下端固装于底盘上、其上端通过水平齿轮盘与转台轴接，转台与第二驱动装置连接；机械手伸缩机构安装于转台的上方、且在转台与机械手伸缩机构之间设有一垂直升降机构。本发明专利技术通过设置的水平直线移动机构、水平旋转机构和垂直升降机构实现了机械爪的左右、上下以及水平360度的转动，能够对货物进行多自动度的抓取，结构简单、操作灵活，适用于活动空间较小的仓库、货运车辆以及堆场等小型场地中，省事省力，有利于推广。

Multi degree of freedom manipulator

The invention discloses a multi DOF Manipulator handling, including mechanical horizontal linear movement mechanism, hand telescopic mechanism and the horizontal rotation mechanism, horizontal linear movement mechanism comprises a horizontal slide, the chassis and the first driving device installed on the chassis of horizontal sliding; horizontal rotation mechanism comprises a shaft, turntable and second driving device, lower end the center shaft is fixed on the chassis, the upper end of the horizontal gear disc and the turntable shaft, turntable is connected with the second driving device; mechanical arm telescopic mechanism is mounted on a turntable above, and is provided with a vertical lifting mechanism between the turntable and telescopic manipulator mechanism. The horizontal linear movement mechanism, set the horizontal rotation mechanism and vertical lifting mechanism of mechanical claw, and the level of rotation about 360 degrees, can automatic degree to grab the goods, simple structure, flexible operation, suitable for small space vehicles and warehouses, freight yard and other small the site, saving labor, is conducive to the promotion.

【技术实现步骤摘要】
多自由度装卸机械手
本专利技术涉及一种机械手，具体涉及一种多自由度装卸机械手。
技术介绍
随着科技的发展，企业生产过程运用到各种自动化机械。智能化机械的出现不仅能有效降低企业的用工成本、还能提高生产效率，得到很多大型企业的青睐。目前市场上的智能化机械设备大到全自动化生产设备，小到一个机械手，无论从功能、型号和体积大小等均有很多。例如在现有港口码头、火车物流、大型仓库等货物的装卸工作一般会采用叉车来进行。但对于货运车辆、小型仓库等地，由于可活动的空间比较小，叉车等其他较为大型的搬运机械并不适用；此外，在一些中小型运输企业和近年来兴起的快递公司的仓库中、车辆上、堆场等场所对货物的装卸以及短距离的搬运工作都是依靠人力来完成，造成了工人工作劳动强大、工作效率慢，还增加安全事故的发生率。对于上述情况，可通过采用机械手来实现对货物的智能搬运工作。现有的机械手结构较复杂，且机械手的自由度较为有限，不能够抓取任意位置和方位的物品。如授权公告号为205471602U的中国技术专利公开了一种新型自动化机械手搬运装置，其底座的上端安装有直线运动机构，直线运动机构的上端安装有伺服电机，伺服电机的上端安装有PLC控制模块；直线运动机构的侧壁上安装有滑块，与滑块相匹配的直线运动结构的外壁上安装有传感器；滑块上水平安装有横梁，横梁上固定安装有第一连杆，第一连杆的末端活动安装有第二连杆，第二连杆的末端安装有摇臂，摇臂的下端安装有抓手支架，抓手支架套装在滑块的外部，滑块的末端安装有吸附磁铁；横梁的下端还安装有变频器。该种结构的机械手虽然智能化程度高，但只能进行上下、前后位置变换，自由度较为有限，不能满足货物的搬运、装卸的要求。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术的目的在于提供一种能任意方位抓取搬运货物、结构简单、智能化程度高的多自由度装卸机械手，它能够较好的解决仓库、车辆、堆场等可活动空间较小场所对货物搬运与装卸不便的问题。为解决上述问题，本专利技术通过以下技术方案实现：多自由度装卸机械手，包括水平直线移动机构和机械手伸缩机构，还包括水平旋转机构，所述水平直线移动机构包括水平滑轨、底盘和用于驱动底盘移动的第一驱动装置，所述底盘安装于水平滑轨上；所述水平旋转机构包括中心轴、转台和第二驱动装置，所述中心轴的下端固装于底盘上、其上端通过水平齿轮盘与转台轴接，所述转台与第二驱动装置连接、并在第二驱动装置的作用下绕中心轴转动；所述机械手伸缩机构安装于转台的上方、且在转台与机械手伸缩机构之间设有一垂直升降机构。上述方案中，所述机械手伸缩机构包括伸缩臂固定架、伸缩臂、机械爪、伸缩杆和与伸缩杆连接的第三驱动装置，伸缩臂的一端安装于伸缩臂固定架的滑槽内、其另一端与机械爪连接，伸缩杆的一端与伸缩臂固定架连接、其另一端固接于伸缩臂的前端，机械爪上连接有用于控制机械爪张合的控制器。上述方案中，进一步地，所述垂直升降机构可包括竖直导向轨、升降杆和与升降杆连接的第四驱动装置，升降杆的下端固装于转台上、其顶端支撑在伸缩臂固定架的底部，竖直导向轨的一端固装于转台上、其另一端穿过伸缩臂固定架的壳体。上述方案中，第三驱动装置和第四驱动装置均为电机或液压缸，即伸缩杆与升降杆的伸缩动作通过电机或液压缸的驱动来实现。上述方案中，为了防止底盘在水平直线移动时滑出水平滑轨，可在水平滑轨的两端均设有限位块。上述方案中，所述第二驱动装置可以为步进电机，能够驱动转台在水平方向的旋转0-360度。本专利技术的有益效果为：本专利技术通过设置的水平直线移动机构实现整个机械手的水平直线移动，通过水平旋转机构实现机械爪的水平全方位的移动，通过垂直升降机构实现机械爪的上下位置的移动，而通过机械手伸缩机构实现机械爪自身的伸缩抓取动作。本结构的机械手具有上下、左右以及水平360度的转动自由度，能够对货物进行任意水平方位角度的抓取，结构简单、操作灵活、智能化程度高，适用于活动空间较小的仓库、货运车辆以及堆场等小型场地中，省事省力，有利于推广。附图说明图1为本多自由度装卸机械手的结构示意图。图2为所述伸缩抓取机构在收缩状态下的结构示意图。图3为所述伸缩抓取机构在伸长状态下的结构示意图。图号标号为：1、水平滑轨；2、底盘；3、中心轴；4、转台；5、升降杆；6、竖直导向轨；7、伸缩杆；8、伸缩臂固定架；9、伸缩臂；10、机械爪；11、限位块。具体实施方式如图1所示，多自由度装卸机械手，包括水平直线移动机构和机械手伸缩机构，还包括水平旋转机构。水平直线移动机构包括水平滑轨1、底盘2和用于驱动底盘2移动的第一驱动装置，所述底盘2安装于水平滑轨1上。在水平滑轨1的两端均设有限位块11。本实施例中，所第一驱动装置可以为小型马达或电机，当然也可以无需设置驱动装置，由人工推动平台在水平滑轨上移动也可。所述水平旋转机构包括中心轴3、转台4和第二驱动装置，所述中心轴3的下端固装于底盘2上、其上端通过水平齿轮盘与转台4轴接，所述转台4与第二驱动装置连接、并在第二驱动装置的作用下绕中心轴3转动。本实施例中，所述第二驱动装置为步进电机，该步进电机通过其内部的控制器能够驱动转台4在水平方向的旋转0-360度。具体可在步进电机的输出轴上连接一减速装置，减速装置再与水平齿轮盘连接。所述机械手伸缩机构安装于转台4的上方、且在转台4与机械手伸缩机构之间设有一垂直升降机构。所述机械手伸缩机构包括伸缩臂固定架8、伸缩臂9、机械爪10、伸缩杆7和与伸缩杆7连接的第三驱动装置，伸缩臂9的一端安装于伸缩臂固定架8的滑槽内、其另一端与机械爪10连接，伸缩杆7的一端与伸缩臂固定架8连接、其另一端固接于伸缩臂9的前端。机械爪10上连接有用于控制机械爪10张合的控制器。如图2所示，为伸缩抓取机构在收缩状态下的结构示意图；如图3所示，为伸缩抓取机构在伸长状态下的结构示意图。所述垂直升降机构包括竖直导向轨6、升降杆5和与升降杆5连接的第四驱动装置，升降杆5的下端固装于转台4上、其顶端支撑在伸缩臂固定架8的底部；竖直导向轨6的一端固装于转台4上、其另一端穿过伸缩臂固定架8的壳体。本实施例中，第三驱动装置和第四驱动装置均为电机或液压缸。本专利技术在工作时，1)首先根据货物的实际摆放位置，打开第一驱动装置，底盘2在水平滑轨1上水平移动；再控制第二驱动装置，使转台4绕绕中心轴3转动至合适角度；然后启动第四驱动装置，使升降杆5将伸缩臂固定架8提升至货物所在的高度；接着控制第三驱动装置工作，使伸缩杆7做伸缩运动，从而带动伸缩臂9做伸缩动作，使机械爪10移至货物位置；最后，通过控制器对货物进行抓取；2)在步骤1)完成对货物的抓取后，按通过控制相应的驱动装置，将货物搬运/放至指定位置，即完成对货物的短距离搬运或装卸工作。以上仅为说明本专利技术的实施方式，并不用于限制本专利技术，对于本领域的技术人员来说，凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
多自由度装卸机械手，包括水平直线移动机构和机械手伸缩机构，其特征在于：还包括水平旋转机构，所述水平直线移动机构包括水平滑轨(1)、底盘(2)和用于驱动底盘(2)移动的第一驱动装置，所述底盘(2)安装于水平滑轨(1)上；所述水平旋转机构包括中心轴(3)、转台(4)和第二驱动装置，所述中心轴(3)的下端固装于底盘(2)上、其上端通过水平齿轮盘与转台(4)轴接，所述转台(4)与第二驱动装置连接、并在第二驱动装置的作用下绕中心轴(3)转动；所述机械手伸缩机构安装于转台(4)的上方、且在转台(4)与机械手伸缩机构之间设有一垂直升降机构。

【技术特征摘要】
1.多自由度装卸机械手，包括水平直线移动机构和机械手伸缩机构，其特征在于：还包括水平旋转机构，所述水平直线移动机构包括水平滑轨(1)、底盘(2)和用于驱动底盘(2)移动的第一驱动装置，所述底盘(2)安装于水平滑轨(1)上；所述水平旋转机构包括中心轴(3)、转台(4)和第二驱动装置，所述中心轴(3)的下端固装于底盘(2)上、其上端通过水平齿轮盘与转台(4)轴接，所述转台(4)与第二驱动装置连接、并在第二驱动装置的作用下绕中心轴(3)转动；所述机械手伸缩机构安装于转台(4)的上方、且在转台(4)与机械手伸缩机构之间设有一垂直升降机构。2.根据权利要求1所述的多自由度装卸机械手，其特征在于：所述机械手伸缩机构包括伸缩臂固定架(8)、伸缩臂(9)、机械爪(10)、伸缩杆(7)和与伸缩杆(7)连接的第三驱动装置，伸缩臂(9)的一端安装于伸缩臂固定架(8)的滑槽内、其另一端与机械爪(...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁娟，潘宇晨，金正辉，黄中一，植清棕，
申请(专利权)人：钦州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45