一種三自由度抓蛋機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種三自由度抓蛋機械手，包括電動夾持器，旋轉(zhuǎn)擺臺設(shè)于電動夾持器上，步進電機與電動夾持器固定連接；電動夾持器下方的一對執(zhí)行滑塊分別連接相對設(shè)置的一對撥叉，撥叉內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形夾爪；步進電機連接驅(qū)動帶輪，驅(qū)動帶輪通過傳動帶連接從動帶輪，從動帶輪通過旋轉(zhuǎn)模塊連接撥叉和弧形夾爪；撥動片一端連接驅(qū)動帶輪，撥動片另一端連接從動帶輪。本實用新型提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)構(gòu)簡單，不僅能順利抓取禽蛋，還可以將禽蛋在夾取后進行旋轉(zhuǎn)，使禽蛋大端面朝下，然后整齊擺放，滿足工廠集體包裝禽蛋的流產(chǎn)線需求。
【專利說明】一種三自由度抓蛋機械手

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種用于抓取禽蛋的機械手裝置，屬于機械設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，對物品的夾取技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)較為成熟，各種尺寸的物體都能順利的夾取。 但是，對于禽蛋的夾取還有較高的難度，主要由于禽蛋易碎，并且表面為不規(guī)則的曲面，這 給夾取裝置的設(shè)計帶來了難度。普通夾取裝置不能很好地的夾緊禽蛋，禽蛋容易脫落，導致 夾取失敗。 實用新型內(nèi)容
[0003] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種不僅能順利抓取禽蛋，還可以將禽蛋在 夾取后進行旋轉(zhuǎn)，使禽蛋大端面朝下，然后整齊擺放的機械手裝置。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型的技術(shù)方案是提供一種三自由度抓蛋機械 手，其特征在于：包括電動夾持器，旋轉(zhuǎn)擺臺設(shè)于電動夾持器上，步進電機與電動夾持器固 定連接；電動夾持器下方的一對執(zhí)行滑塊分別連接相對設(shè)置的一對撥叉，撥叉內(nèi)側(cè)設(shè)有弧 形夾爪；步進電機連接驅(qū)動帶輪，驅(qū)動帶輪通過傳動帶連接從動帶輪，從動帶輪通過旋轉(zhuǎn)模 塊連接撥叉和弧形夾爪；撥動片一端連接驅(qū)動帶輪，撥動片另一端連接從動帶輪。
[0005] 優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)擺臺通過連接板設(shè)于所述電動夾持器上。
[0006] 優(yōu)選地，所述弧形夾爪的內(nèi)弧面設(shè)有橡膠。
[0007] 優(yōu)選地，所述步進電機的軸上設(shè)有軸套，軸套上設(shè)有方形槽；螺釘一端設(shè)于方形槽 內(nèi)，螺釘另一端設(shè)于所述驅(qū)動帶輪內(nèi)；擋板固定于驅(qū)動帶輪上，所述撥動片一端連接擋板。
[0008] 優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)模塊包括第一軸和第二軸，第一軸、第二軸均設(shè)于撥叉上，主動 齒輪和所述從動帶輪均設(shè)于第一軸上，從動齒輪和所述弧形夾爪均設(shè)于第二軸上，主動齒 輪和從動齒輪嚙合。
[0009] 本實用新型提供的三自由度抓蛋機械手由傳感器識別禽蛋的具體位置，然后機械 手被驅(qū)動至禽蛋正上方，然后調(diào)整機械手的夾爪的方位角，使夾爪的對稱面與禽蛋的堅直 中心面重合，并驅(qū)動機械手下降到使夾爪的水平對稱軸與禽蛋水平中心面重合的位置，最 后由電動夾持器收緊夾爪，緊緊地的夾住禽蛋。旋轉(zhuǎn)模塊則將禽蛋按擺放要求旋轉(zhuǎn)。
[0010] 本實用新型提供的裝置克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，結(jié)構(gòu)簡單，可三自由度變換實現(xiàn) 對禽蛋的抓取和擺放，滿足工廠集體包裝禽蛋的流產(chǎn)線需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本實用新型提供的三自由度抓蛋機械手示意圖；
[0012] 圖2為步進電機與驅(qū)動帶輪連接處示意圖；
[0013] 圖3為從動帶輪與弧形夾爪連接的旋轉(zhuǎn)模塊示意圖。

【具體實施方式】
[0014] 為使本實用新型更明顯易懂，茲以一優(yōu)選實施例，并配合附圖作詳細說明如下。
[0015] 圖1為本實用新型提供的三自由度抓蛋機械手示意圖，所述的三自由度抓蛋機械 手包括電動夾持器3,旋轉(zhuǎn)擺臺5通過連接板4裝在電動夾持器3上，旋轉(zhuǎn)擺臺5可驅(qū)動電 動夾持器3進行旋轉(zhuǎn)，步進電機6與電動夾持器3固定連接，隨電動夾持器3 -起運動。電 動夾持器3下方的執(zhí)行滑塊分別連接相對設(shè)置的一對撥叉2,撥叉2內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形夾爪11， 并在弧形夾爪11的內(nèi)弧面粘上橡膠材質(zhì)，可以增大與禽蛋表面的摩擦力，防止禽蛋在重力 作用下滑落。步進電機6連接驅(qū)動帶輪7,驅(qū)動帶輪7通過傳動帶連接從動帶輪9,從動帶 輪9通過旋轉(zhuǎn)模塊連接撥叉2和弧形夾爪11。
[0016] 本實用新型提供的三自由度抓蛋機械手包含旋轉(zhuǎn)擺臺5、電動夾持器3、旋轉(zhuǎn)模塊 三大部分，完成3個不同自由度的運動要求（按圖1所示箭頭運動），分別完成2個旋轉(zhuǎn)和 1個平移運動。置于上方的旋轉(zhuǎn)擺臺5,在被擺放到禽蛋1正上方之后，由傳感器識別禽蛋 1所處空間位置和長軸的方位角，進而旋轉(zhuǎn)一定角度，并驅(qū)動弧形夾爪11旋轉(zhuǎn)，此時第一個 旋轉(zhuǎn)自由度運動完成。然后機械手開始下降，當下降到弧形夾爪11的水平軸與禽蛋水平對 稱面重合時，禽蛋已經(jīng)處于其夾持范圍內(nèi)，信號輸入驅(qū)動電動夾持器3收緊弧形夾爪11，夾 緊禽蛋1，此時第二個平移自由度運動完成。最后通過調(diào)節(jié)機械手到禽蛋收納盒處，步進電 機6識別輸入信號，根據(jù)信號源執(zhí)行±90°的旋轉(zhuǎn)，從而驅(qū)動弧形夾爪11旋轉(zhuǎn)，使得禽蛋1 大端面（即禽蛋曲率半徑較大的一端）朝下，然后擺放到收納盒內(nèi)。
[0017] 電動夾持器3的執(zhí)行滑塊的運動為對稱運動，即兩滑塊同步靠近和遠離，距離相 同，這樣也減少了設(shè)計的復雜性。在確定弧形夾爪11的動程時，需要保證初始狀態(tài)下，弧形 夾爪11的實際距離大于禽蛋1的短軸長，并預留有一定的間隙，以確保機械手下降時，不會 觸碰禽蛋1，造成禽蛋1破碎。確定弧形夾爪11動程的另一個因素是夾住禽蛋1時弧形夾 爪11的最短距離，由于禽蛋1大小不一，所以短軸長度也不一，所以弧形夾爪11的最小距 離需要保證能夾緊所有禽蛋1。
[0018] 由于弧形夾爪11有一個平移的運動，所以對弧形夾爪11施加轉(zhuǎn)動的整體機構(gòu)都 需要跟隨之移動，主要體現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)運動輸入機構(gòu)的移動，由于步進電機6固定且電機軸無 法移動，所以移動副施加在驅(qū)動帶輪7上。這時，驅(qū)動帶輪7要實現(xiàn)平移和旋轉(zhuǎn)兩自由度的 運動。如果采用花鍵，則能很好的實現(xiàn)平移和旋轉(zhuǎn)，但花鍵制造繁瑣，也比較昂貴。本實施 例中采用圖2所示的方案，在步進電機6的軸上固定一軸套12,軸套12只可旋轉(zhuǎn)，不可移 動。然后在軸套12上設(shè)計一個方形槽，方形槽的作用是迫使螺釘14隨之旋轉(zhuǎn)，并限制其水 平移動的軌跡。所以只要在驅(qū)動帶輪7中央設(shè)計一個螺紋孔以安放螺釘14,驅(qū)動帶輪7就 能很好的實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。為了實現(xiàn)驅(qū)動帶7的平移，設(shè)計擋板13固定在驅(qū)動帶輪7上，留有一 定間隙，撥動片8 -端連接擋板13,另一端連接從動帶輪9,從動帶輪9隨撥叉2的平移而 平移，撥動片8隨之平移，從而使驅(qū)動帶輪7同步平移。此機構(gòu)簡單而又高效，能很好的解 決一個比較復雜的二自由度運動。
[0019] 由于工廠的包裝要求，禽蛋需要擺放一致，同為大端面朝下，要實現(xiàn)此要求，擺放 機構(gòu)需要對禽蛋施加一定的旋轉(zhuǎn)，而禽蛋輸送時平躺在輸送帶上，所以擺放機構(gòu)對禽蛋施 加的旋轉(zhuǎn)為±90°。在圖3中展示了擺放前，對夾取好的禽蛋1施加一個90°旋轉(zhuǎn)使禽蛋 1大端面朝下的旋轉(zhuǎn)模塊。從動帶輪9是整個旋轉(zhuǎn)模塊的動力輸入元件，驅(qū)動帶輪7安裝在 步進電機6上，驅(qū)動帶輪7和從動帶輪9規(guī)格相同，避免了對輸入信號的繁瑣計算。撥叉2 上設(shè)有可驅(qū)動法蘭自潤滑軸承15,第一軸16設(shè)于可驅(qū)動法蘭自潤滑軸承15上，第二軸19 設(shè)于撥叉2上第一軸16下方。從動帶輪9、主動齒輪17均位于第一軸16上，從動帶輪9上 有第二螺釘18,從動帶輪9在驅(qū)動帶輪7的帶動下可驅(qū)動第一軸16進行旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動主 動齒輪17旋轉(zhuǎn)90°，主動齒輪17和從動齒輪10同樣采用相同的規(guī)格，從動齒輪10和弧形 夾爪11設(shè)于第二軸19上，然后從動齒輪10驅(qū)動第二軸19,帶動弧形夾爪11轉(zhuǎn)動90°，最 后禽蛋1順利完成大端面向下，可進行擺放。
[0020] 當然也可以使用采用成型的旋轉(zhuǎn)擺臺，可使用旋轉(zhuǎn)角為180°的旋轉(zhuǎn)擺臺，實現(xiàn) ±90°的角度要求。
【權(quán)利要求】
1. 一種三自由度抓蛋機械手，其特征在于：包括電動夾持器（3)，旋轉(zhuǎn)擺臺（5)設(shè)于電 動夾持器（3)上，步進電機（6)與電動夾持器（3)固定連接；電動夾持器（3)下方的一對執(zhí) 行滑塊分別連接相對設(shè)置的一對撥叉（2)，撥叉（2)內(nèi)側(cè)設(shè)有弧形夾爪（11);步進電機（6) 連接驅(qū)動帶輪（7)，驅(qū)動帶輪（7)通過傳動帶連接從動帶輪（9)，從動帶輪（9)通過旋轉(zhuǎn)模 塊連接撥叉（2)和弧形夾爪（11);撥動片（8) -端連接驅(qū)動帶輪（7)，撥動片（8)另一端連 接從動帶輪（9)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種三自由度抓蛋機械手，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)擺臺（5)通 過連接板（4)設(shè)于所述電動夾持器（3)上。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種三自由度抓蛋機械手，其特征在于：所述弧形夾爪（11)的 內(nèi)弧面設(shè)有橡膠。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種三自由度抓蛋機械手，其特征在于：所述步進電機（6)的 軸上設(shè)有軸套（12)，軸套（12)上設(shè)有方形槽；螺釘（14) 一端設(shè)于方形槽內(nèi)，螺釘（14)另 一端設(shè)于所述驅(qū)動帶輪（7)內(nèi)；擋板（13)固定于驅(qū)動帶輪（7)上，所述撥動片（8) -端連 接擋板（13)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種三自由度抓蛋機械手，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)模塊包括第 一軸（16)和第二軸（19)，第一軸（16)、第二軸（19)均設(shè)于撥叉（2)上，主動齒輪（17)和 所述從動帶輪（9)均設(shè)于第一軸（16)上，從動齒輪（10)和所述弧形夾爪（11)均設(shè)于第二 軸（19)上，主動齒輪（17)和從動齒輪（10)嚙合。
【文檔編號】B25J15/08GK203875893SQ201420287899
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】毛立民, 李健, 田津宏, 田勁松 申請人:東華大學, 上海高威科電氣技術(shù)有限公司