【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及喷涂作业夹爪领域，具体是一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置及抓取方法。
技术介绍
1、喷涂是零件表面防锈防腐蚀处理的关键环节，广泛应用于汽车、船舶、航空航天等领域。由于喷涂产生的挥发性气体具有可燃性，因此喷涂作业具有一定的危险性。使用机器人喷涂可以取代传统的人工作业，同时提高生产效率和喷漆质量，具有广阔的应用前景。
2、传统的喷涂机器人是在工业机器人末端安装一个喷漆装置，将待喷涂零件摆放于平面上或者悬挂于指定位姿进行喷涂作业。但由于非结构化环境中零件与平面之间、零件与零件之间的相互遮挡，造成这种喷涂方式难以对零件所有待喷涂表面进行多方位的喷涂。同时，对于待喷涂表面较为复杂的零件，固定位姿的喷涂方式可能会造成喷漆表面不均匀等问题。随着协作机器人技术的发展，使用抓取机器人将待喷涂零件抓取起来之后再使用喷涂机器人对零件进行喷涂，可以实现对复杂表面零件多方位的喷涂作业，同时保证喷涂均匀度。
3、由于喷涂过程中抓取机器人的夹爪装置不能对零件待喷涂表面产生遮挡，这要求抓取机器人在零件的非喷涂表面等特定位置完成抓取，再将零件调整到特定位姿进行喷涂作业。但由于零件摆放位姿的不同导致零件在特定位置并不一定能够直接进行抓取，例如零件与桌面间存在相互遮挡的情形。针对上述问题，本专利技术通过在机器人夹爪装置中设计两个刚柔耦合夹爪组件来提高抓取效率、安全性和稳定性。同时，所设计的两个夹爪组件间可以实现六个自由度的调节，具有较高的灵活度。通过两个夹爪组件间的协作，可以完成更为复杂的抓取动作，从而实现在待喷涂零件特定位
4、通过对现有公开技术文献检索发现，公开号为cn217164970u的中国专利技术专利公布了一种用于螺栓喷涂的夹爪，该专利技术的夹爪装置使用两个夹爪组件的设计，通过驱动组件实现两个夹爪组件的同时闭合，提高了抓取效率。但由于两个夹持组件相对位置固定且需要同时闭合，因此适合于结构化环境中简单零件抓取。cn115351812a的中国专利技术专利公布了一种机器人双爪夹持装置，该专利技术的夹爪装置通过设置两个夹持机构的抓取参数和相对位置，可以对不同尺寸的管状物体进行两爪夹持定位。但由于两个夹持机构只能沿着直线导轨移动，更适合于管状物体抓取。cn110744575a的中国专利技术专利公布了一种用于毛坯分离的机器人双夹爪装置，该专利技术的夹爪装置通过设置两个夹持机构的抓取参数、夹爪高度和相对位置，可以实现毛坯抓取和分离。但由于两个夹持机构只能沿着横梁移动以及沿着齿轮齿条机构升降，夹爪装置自由度较低，实现复杂抓取动作较为困难。
5、因此，亟需一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，使其可实现待喷涂零件的抓取作业，从而辅助喷涂机器人实现对零件多方位的喷涂。通过设计两个刚柔耦合夹爪组件实现对质量分布不均匀零件的稳定抓取。此外，通过两个夹爪组件间灵活的位姿变换，提高夹爪装置对复杂抓取动作的适应性，进一步提高抓取过程的稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置及抓取方法，以解决现有技术机器人夹爪装置工作时容易遮挡零件待喷涂表面、难以实现复杂抓取动作的问题。
2、为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：
3、一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，包括主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)、偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)；所述主夹爪模块(1)用于抓取目标物，所述辅助夹爪模块(2)用于辅助主夹爪模块(1)进行目标物的抓取，并通过偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)的动作以实现主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)相对位姿调整，其中：
4、所述偏转角度调节模块(3)包括回转运动件和安装回转运动件的承载部，所述回转运动件以自身几何中心线作为转动中心回转转动，所述主夹爪模块(1)安装于回转运动件上，由此主夹爪模块(1)整体可随回转运动件转动；
5、所述回转角度调节模块(4)包括支撑座(403)，所述辅助夹爪模块(2)与支撑座(403)一端转动连接，以辅助夹爪模块(2)、支撑座(403)之间转动连接处作为第一转动支点，由此辅助夹爪模块(2)整体可以所述第一转动支点作为转动中心旋转转动；
6、所述俯仰角度调节模块(5)包括丝杠架、辅助夹爪支撑板(505)；丝杠架的两端之间设有两组丝杠滑块机构，每组丝杠滑块机构中的丝杠分别转动安装于丝杠架的两端之间，使两组丝杠滑块机构中滑块均在丝杠架的两端之间直线运动，所述偏转角度调节模块(3)中的承载部固定于丝杠架一端；所述辅助夹爪支撑板(505)的两端之间镂空形成有滑道(506)，辅助夹爪支撑板(505)的一端作为转动连接端与第一组丝杠滑块机构中的滑块a(508)侧面转动连接，辅助夹爪支撑板(505)的另一端向丝杠架一侧外伸展，由辅助夹爪支撑板(505)、第一组丝杠滑块机构中滑块a(508)之间的转动连接处形成第二转动支点；第二组丝杠滑块机构中的滑块b(510)与辅助夹爪支撑板(505)之间设有第一连杆(504)，所述第一连杆(504)的一端转动连接于辅助夹爪支撑板(505)、另一端转动连接于第二组丝杠滑块机构中的滑块b(510)；由此两组丝杠滑块机构中的滑块做同向同速直线运动时，所述辅助夹爪支撑板(505)随滑块沿丝杠中心轴方向做直线运动；当两组丝杠滑块机构中的滑块非同向同速直线运动时，所述辅助夹爪支撑板(505)以第二转动支点作为转动中心相对于所述丝杠架做俯仰转动；
7、所述辅助夹爪运动模块(6)包括滑座(608)、两组同步带机构，滑座(608)滑动安装于辅助夹爪支撑板(505)的滑道(506)中，所述回转角度调节模块(4)中支撑座(403)另一端转动连接于滑座(608)，由支撑座(403)、滑座(608)之间转动连接处形成第三转动支点；每组同步带机构分别包括两个带轮和连接两个带轮的同步带，两组同步带机构中的带轮分别各自通过轮轴转动安装于辅助夹爪支撑板(505)，且两组同步带机构中同步带的直线运动轨迹均平行于滑座(608)在滑道中的直线滑动轨迹；其中第一组同步带机构中的同步带a(620)与所述支撑座(403)之间设有第二连杆(603)，所述第二连杆(603)的一端转动连接于支撑座(403)、另一端转动连接于第一组同步带机构中同步带a(620)一侧带体，第二组同步带机构中同步带b(610)一侧带体与所述滑座(608)固定；由此两组同步带机构中的同步带同向同速运动时使滑座(608)、支撑座(403)、第二连杆(603)及辅助夹爪模块(2)整体做靠近或远离俯仰角度调节模块(5)中丝杠架的直线运动；当两组同步带机构中的同步带非同向同速运动时，支撑座(403)连同辅助夹爪模块(2)整体以所述第三转动支点作为转动中心相对于所述辅助夹爪支撑板(505)做俯仰转动。
8、进一步的，还本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，包括主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)、偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)；所述主夹爪模块(1)用于抓取目标物，所述辅助夹爪模块(2)用于辅助主夹爪模块(1)进行目标物的抓取，并通过偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)的动作以实现主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)相对位姿调整，其中：
2.根据权利要求1所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，还包括驱动模块(7)，所述驱动模块(7)包括支架，支架的两端之间安装有两个驱动电机以及运动传递模块(8)，所述俯仰角度调节模块(5)中的丝杠架固定连接于驱动模块(7)的支架；
3.根据权利要求2所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述第一组电磁式离合器(801)的输入端、第四组电磁式离合器(804)的输入端通过一组动力传输同步带机构传动连接，所述第一个驱动电机(701)的输出轴与第一组电磁式离合器(801)的输
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述主夹爪模块(1)为双电机通过两股独立柔索驱动的平行双指式夹爪，其中每个电机分别通过一股独立柔索驱动对应的一个夹爪向另一夹爪平移运动，且每个夹爪平移运动后利用弹簧弹力复位，主夹爪模块(1)中还设有检测每个夹爪平移运动量的测距传感器，以及检测每股独立柔索拉力的拉力传感器。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述辅助夹爪模块(2)为单电机通过并联柔索驱动的平行双指式夹爪，其中单电机通过并联柔索同步驱动两个夹爪相向平移运动，且两个夹爪平移运动后利用弹簧弹力复位，辅助夹爪模块(2)中还设有检测每个夹爪平移运动量的测距传感器，以及检测并联柔索拉力的拉力传感器。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述偏转角度调节模块(3)中，由电机驱动回转运动件以自身几何中心线作为转动中心回转转动，且偏转角度调节模块(3)中设有检测回转运动件转动角度的角度传感器；
7.根据权利要求2或3所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述辅助夹爪运动模块(6)还包括第一抱闸机构(614)，所述第一抱闸机构(614)卡装于辅助夹爪支撑板(505)的转动连接端，且第一抱闸机构(614)与辅助夹爪支撑板(505)之间连接有弹簧，由第一抱闸机构(614)锁死辅助夹爪运动模块(6)中两组同步带机构各自一个带轮，并在第一抱闸机构(614)被抵顶而挤压弹簧时，释放两组同步带机构之前被锁死的各自一个带轮。
8.根据权利要求2或3所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述驱动模块(7)还包括滑动安装于支架内的第二抱闸机构(707)；驱动模块(7)中，第一组电磁式离合器(801)的被吸合部(8011)通过第一连接轴(8012)固定连接于丝杠A(503)对应端，第二组电磁式离合器(802)的被吸合部(8021)通过第二连接轴(8022)固定连接于丝杠B(511)对应端；所述第二抱闸机构(707)由舵机(709)驱动做靠近或远离第一连接轴(8012)、第二连接轴(8022)的直线运动，且当第二抱闸机构(707)与第一连接轴(8012)、第二连接轴(8022)接触时锁死第一连接轴(8012)、第二连接轴(8022)，进而锁死丝杠A(503)、丝杠B(511)。
9.一种如权利要求1-8中任意一项所述用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，用于待喷涂零件特定位置抓取，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种如权利要求1-8中任意一项所述用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，用于质量分布不均匀的待喷涂零件的抓取，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，包括主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)、偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)；所述主夹爪模块(1)用于抓取目标物，所述辅助夹爪模块(2)用于辅助主夹爪模块(1)进行目标物的抓取，并通过偏转角度调节模块(3)、回转角度调节模块(4)、俯仰角度调节模块(5)、辅助夹爪运动模块(6)的动作以实现主夹爪模块(1)、辅助夹爪模块(2)相对位姿调整，其中：
2.根据权利要求1所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，还包括驱动模块(7)，所述驱动模块(7)包括支架，支架的两端之间安装有两个驱动电机以及运动传递模块(8)，所述俯仰角度调节模块(5)中的丝杠架固定连接于驱动模块(7)的支架；
3.根据权利要求2所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述第一组电磁式离合器(801)的输入端、第四组电磁式离合器(804)的输入端通过一组动力传输同步带机构传动连接，所述第一个驱动电机(701)的输出轴与第一组电磁式离合器(801)的输入端连接，进而同步连接第四组电磁式离合器(804)的输入端；
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述主夹爪模块(1)为双电机通过两股独立柔索驱动的平行双指式夹爪，其中每个电机分别通过一股独立柔索驱动对应的一个夹爪向另一夹爪平移运动，且每个夹爪平移运动后利用弹簧弹力复位，主夹爪模块(1)中还设有检测每个夹爪平移运动量的测距传感器，以及检测每股独立柔索拉力的拉力传感器。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的一种用于辅助喷涂作业的机器人夹爪装置，其特征在于，所述辅助夹爪模块(2)为单电机通过并联柔索驱动的平行双指式夹爪，其中单电机通过并联柔索同步驱动两个夹爪相向平移运动，且两个夹爪平移运动后利用弹簧弹力复位，辅助夹爪模块(2)中还设有检测每个夹爪平移运动量的测...
【专利技术属性】
技术研发人员：訾斌，唐文君，唐锴，杨瑞，冯子泰，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：
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