一种自动化机械手及自动化抓取系统

摘要

本发明公开了一种自动化机械手及自动化抓取系统，自动化机械手包括相互铰接的两个半体，分别为第一半体与第二半体；两个半体可在相对打开状态与相对闭合状态两种状态间切换；还包括保持单元；在相对闭合状态下，保持单元作用于第一壁部与第三壁部，并使两者相对平行；在相对打开状态下，保持单元作用于第二壁部与第四壁部，并使两者相对平行。本发明中，自动化机械手的保持部可通过作用于两个半体的不同壁部实现两个半体相对状态的切换；自动化抓取系统通过设置导槽与弹性关卡，可使两个半体可在远离治具的位置打开并在靠近治具的位置闭合以实现对待抓取工件的抓取，无需多余的执行元件，可节约成本，且提升抓取效率。

权利要求

1.一种自动化机械手，其特征在于，其包括相互铰接的两个半体，分别为第一半体（1）与第二半体（2）；两个所述半体可在相对打开状态与相对闭合状态两种状态间切换；所述第一半体（1）具备第一功能壁，所述第一功能壁包括第一壁部（11）与第二壁部（12），两个壁部之间的第一夹角为钝角；所述第二半体（2）具备第二功能壁，所述第二功能壁包括第三壁部（21）与第四壁部（22），两个壁部之间的第二夹角为钝角；所述第一夹角与第二夹角相等；

还包括保持单元（3）；在所述相对闭合状态下，所述保持单元（3）作用于所述第一壁部（11）与所述第三壁部（21），并使两者相对平行；在所述相对打开状态下，所述保持单元（3）作用于所述第二壁部（12）与所述第四壁部（22），并使两者相对平行；

所述保持单元（3）包括保持架（31），所述保持架（31）上安装有两个相对平行设置且用于作用于两个功能壁的圆辊（32），所述保持架（31）上还安装有牵引部（33）。

2.根据权利要求1所述的自动化机械手，其特征在于，所述第一功能壁的两端分别设有第一挡沿（13）与第二挡沿（14）；所述第二功能壁的两端分别设有第三挡沿（23）与第四挡沿（24）。

3.根据权利要求2所述的自动化机械手，其特征在于，所述第一功能壁的两端与所述第一挡沿（13）及第二挡沿（14）的交界处分别设有第一沟槽（15）与第二沟槽（16）；所述第二功能壁的两端与所述第三挡沿（23）与第四挡沿（24）的交界处分别设有第三沟槽（25）与第四沟槽（26）；两个所述圆辊（32）分别通过两个滑动座（34）安装在所述保持架（31）上；所述保持单元（3）还包括弹性元件（34），所述弹性元件（34）使得两个所述滑动座（34）具有相对靠近运动趋势。

4.根据权利要求1所述的自动化机械手，其特征在于，所述牵引部（33）包括相对于所述保持架（31）转动安装的滚轮（331）。

5.一种自动化抓取系统，其特征在于，其包括如权利要求1所述的自动化机械手，还包括机械臂（6）、导槽（4）以及用于对被抓取工件进行定位的治具（7），所述自动化机械手安装在所述机械臂（6）的末端；所述导槽（4）的两端分别具备用于作用于所述牵引部（33）的弹性关卡（5）。

6.根据权利要求5所述的自动化抓取系统，其特征在于，所述弹性关卡（5）包括阻挡块（51）与弹簧（52）；所述阻挡块（51）具有可伸入所述导槽（4）内的部分，所述弹簧（52）置于所述阻挡块（51）与所述导槽（4）之间，并使的阻挡块（51）向所述导槽（4）的内部作进给运动的趋势。

说明书

一种自动化机械手及自动化抓取系统

技术领域

[0001] 本发明涉及自动化机械领域，特别是涉及一种自动化机械手及自动化抓取系统。

背景技术

[0002] 机械手在自动化生产线中很常用，其一般安装在工业机械手的末端执行抓取作业。现有的机械手一般需要利用气缸或电机等执行元件来驱动开合，不仅成本较高，且需要
对气管或电线进行走线，在复杂的系统中，可能无法进行走线。

发明内容

[0003] 发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种成本低、不需要执行元件驱动开合的自动化机械手及自动化抓取系统。

[0004] 技术方案：为实现上述目的，本发明的自动化机械手，其包括相互铰接的两个半体，分别为第一半体与第二半体；两个所述半体可在相对打开状态与相对闭合状态两种状
态间切换；所述第一半体具备第一功能壁，所述第一功能壁包括第一壁部与第二壁部，两个
壁部之间的第一夹角为钝角；所述第二半体具备第二功能壁，所述第二功能壁包括第三壁
部与第四壁部，两个壁部之间的第二夹角为钝角；所述第一夹角与第二夹角相等；

[0005] 还包括保持单元；在所述相对闭合状态下，所述保持单元作用于所述第一壁部与所述第三壁部，并使两者相对平行；在所述相对打开状态下，所述保持单元作用于所述第二
壁部与所述第四壁部，并使两者相对平行。

[0006] 进一步地，所述保持单元包括保持架，所述保持架上安装有两个相对平行设置且用于作用于两个功能壁的圆辊，所述保持架上还安装有牵引部。

[0007] 进一步地，所述第一功能壁的两端分别设有第一挡沿与第二挡沿；所述第二功能壁的两端分别设有第三挡沿与第四挡沿。

[0008] 进一步地，所述第一功能壁的两端与所述第一挡沿及第二挡沿的交界处分别设有第一沟槽与第二沟槽；所述第一功能壁的两端与所述第三挡沿与第四挡沿的交界处分别设
有第三沟槽与第四沟槽；两个所述圆辊分别通过两个滑动座安装在所述保持架上；所述保
持单元还包括弹性元件，所述弹性元件使得两个所述滑动座具有相对靠近运动趋势。

[0009] 进一步地，所述牵引部包括相对于所述保持架转动安装的滚轮。

[0010] 一种自动化抓取系统，其包括上述的自动化机械手、机械臂、导槽以及用于对被抓取工件进行定位的治具，所述自动化机械手安装在所述机械臂的末端；所述导槽的两端分
别具备用于作用于所述牵引部的弹性关卡。

[0011] 进一步地，所述弹性关卡包括阻挡块与弹簧；所述阻挡块具有可伸入所述导槽内的部分，所述弹簧置于所述阻挡块与所述导槽之间，并使的阻挡块向所述导槽的内部作进
给运动的趋势。

[0012] 有益效果：本发明的自动化机械手及自动化抓取系统中，自动化机械手包含两个半体与一个保持部，保持部可通过作用于两个半体的不同壁部实现两个半体相对状态的切
换；自动化抓取系统通过设置导槽与弹性关卡，可使两个半体可在远离治具的位置打开并
在靠近治具的位置闭合以实现对待抓取工件的抓取，无需多余的执行元件，可节约成本，且
提升抓取效率，且避免了复杂系统中走线或走管的麻烦。

附图说明

[0013] 附图1为自动化机械手的第一状态结构图；

[0014] 附图2为自动化机械手的第二状态结构图；

[0015] 附图3为自动化抓取系统的第一状态结构图；

[0016] 附图4为附图3中A部分的结构图；

[0017] 附图5为自动化抓取系统的第二状态结构图；

[0018] 附图6为优选实施例之自动化机械手的结构图；

[0019] 附图7为同步机构的结构图；

[0020] 附图8为同步机构的爆炸图。

[0021] 图中：1‑第一半体；11‑第一壁部；12‑第二壁部；13‑第一挡沿；14‑第二挡沿；15‑第一沟槽；16‑第二沟槽；2‑第二半体；21‑第三壁部；22‑第四壁部；23‑第三挡沿；24‑第四挡
沿；25‑第三沟槽；26‑第四沟槽；3‑保持单元；31‑保持架；32‑圆辊；33‑牵引部；331‑滚轮；
34‑弹性元件；4‑导槽；5‑弹性关卡；51‑阻挡块；52‑弹簧；6‑机械臂；7‑治具；8‑同步机构；
81‑机构座体；82‑同步齿轮；821‑副齿轮部；83‑过渡齿轮；84‑同步齿条。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

[0023] 如附图1所示的自动化机械手，其包括相互铰接的两个半体，分别为第一半体1与第二半体2；两个所述半体可在相对打开状态与相对闭合状态两种状态间切换；所述第一半
体1具备第一功能壁，所述第一功能壁包括第一壁部11与第二壁部12，两个壁部之间的第一
夹角为钝角；所述第二半体2具备第二功能壁，所述第二功能壁包括第三壁部21与第四壁部
22，两个壁部之间的第二夹角为钝角；所述第一夹角与第二夹角相等；还包括保持单元3；在
所述相对闭合状态下，如附图1所示，所述保持单元3作用于所述第一壁部11与所述第三壁
部21，并使两者相对平行；在所述相对打开状态下，如附图2所示，所述保持单元3作用于所
述第二壁部12与所述第四壁部22，并使两者相对平行。

[0024] 通过上述结构，只需控制保持单元3，使得保持单元3作用于第一功能壁与第二功能壁的不同部分即可实现对两个半体开合状态的控制。

[0025] 具体地，所述保持单元3包括保持架31，所述保持架31上安装有两个相对平行设置且用于作用于两个功能壁的圆辊32，所述保持架31上还安装有牵引部33。所述牵引部33包
括相对于所述保持架31转动安装的滚轮331。

[0026] 所述第一功能壁的两端分别设有第一挡沿13与第二挡沿14，第一挡沿13与第一壁部11邻接，第二挡沿14与第二壁部12邻接；所述第二功能壁的两端分别设有第三挡沿23与
第四挡沿24，第三挡沿23与第三壁部21邻接，第四挡沿24与第四壁部22邻接。所述第一功能
壁的两端与所述第一挡沿13及第二挡沿14的交界处分别设有第一沟槽15与第二沟槽16；所
述第二功能壁的两端与所述第三挡沿23与第四挡沿24的交界处分别设有第三沟槽25与第
四沟槽26；两个所述圆辊32分别通过两个滑动座安装在所述保持架31上；所述保持单元3还
包括弹性元件34，所述弹性元件34使得两个所述滑动座具有相对靠近运动趋势。

[0027] 一种自动化抓取系统，如附图3所示，其包括上述的自动化抓取系统，其包括上述的自动化机械手、机械臂6、导槽4以及用于对被抓取工件进行定位的治具7，所述自动化机
械手安装在所述机械臂6的末端；所述导槽4的两端分别具备用于作用于所述牵引部33的弹
性关卡5。上述机械臂6为多轴机械臂。

[0028] 进一步地，如附图4所示，所述弹性关卡5包括阻挡块51与弹簧52；所述阻挡块51具有可伸入所述导槽4内的部分，所述弹簧52置于所述阻挡块51与所述导槽4之间，并使的阻
挡块51向所述导槽4的内部作进给运动的趋势。本实施例中，阻挡块51具有V形端，V形端可
进出所述导槽4。

[0029] 基于上述自动化抓取系统，本发明还提供了一种基于自动化机械手的自动抓取系统的自动化抓取方法，上述自动抓取系统还包括可控制机械臂6运转的控制器，初始状态
下，两个半体处于相对闭合状态，且保持单元3的两个圆辊32分别置于第一沟槽15与第三沟
槽25内，如此保持单元3的两个圆辊32作用于第一壁部11与第三壁部21使得两个半体保持
在相对闭合状态下；当需要执行抓取任务时，上述自动化抓取方法包括如下步骤（上述步骤
全部由控制器控制执行）：

[0030] 步骤1：控制机械臂6运转，使得自动化机械手的保持单元3的牵引部33正对于所述导槽4的一端；

[0031] 步骤2：控制机械臂6运转，使得保持单元3从导槽4的第一端进入导槽4，并沿着导槽4运动；随着保持单元3沿着导槽4运动，保持单元3的牵引部33首先碰到离第一端近的弹
性关卡5的阻挡块51的V形端，如附图1所示；阻挡块51的阻力使得保持架31停止运动，而两
个半体仍随着机械臂6的运动而继续运动，如此，两个圆辊32脱出第一沟槽15与第三沟槽25
（此时弹性元件34被压缩），且随着两个半体正向运动，其中一个圆辊32到达第一半体1的第
一壁部11与第二壁部12的交界处，另一个圆辊32到达第二半体2的第三壁部21与第四壁部
22的交界处，从此相对位置开始，随着两个半体继续正向运动，两个圆辊32分别与第二壁部
12与第四壁部22接触，并使两者相互平行，如此两个半体相对打开；随着两个半体继续正向
运动，两个圆辊32分别进入第二沟槽16与第四沟槽26并与第二挡沿14与第四挡沿24接触；
随着两个半体继续正向运动，第二挡沿14与第四挡沿24对两个圆辊32施加作用力，使得牵
引部33对弹性关卡5的压力增加，如此，牵引部33可挤压阻挡块51的V形端，使得V形端离开
导槽4，牵引部33得以跨过弹性关卡5继续运动，直至第二挡沿14与第四挡沿24带着保持单
元3运动使得牵引部33再跨过导槽4的第二端的阻挡块51，控制机械臂6停止运动；此时，处
于相对打开状态的两个半体位于治具7上待抓取工件的两侧，如附图2所示；

[0032] 步骤3：控制机械臂6运转，使得自动化机械手反向运动，运动过程中，首先，牵引部33与导槽4的第二端的阻挡块51接触，由于阻挡块51的阻力，保持架31停止运动，而两个半
体仍随着机械臂6的运动而继续运动，如此，两个圆辊32脱出第二沟槽16与第四沟槽26（此
时弹性元件34被压缩），且随着两个半体反向运动，其中一个圆辊32到达第一半体1的第一
壁部11与第二壁部12的交界处，另一个圆辊32到达第二半体2的第三壁部21与第四壁部22
的交界处，从此相对位置开始，随着两个半体继续反向运动，两个圆辊32分别与第一壁部11
与第三壁部21接触，并使两者相互平行，如此两个半体相对闭合将治具7上的待抓取工件夹
持；随着两个半体继续反向运动，两个圆辊32分别进入第一沟槽15与第三沟槽25并与第一
挡沿13与第三挡沿23接触；随着两个半体继续反向运动，第一挡沿13与第三挡沿23对两个
圆辊32施加作用力，使得牵引部33对弹性关卡5的压力增加，如此，牵引部33可挤压第二端
的阻挡块51的V形端，使得V形端离开导槽4，牵引部33得以跨过弹性关卡5继续运动，直至第
一挡沿13与第三挡沿23带着保持单元3运动使得牵引部33再跨过导槽4的第一端的阻挡块
51并脱出导槽4。

[0033] 通过上述抓取方法，借助于导槽4与弹性关卡5，两个半体正向运动时可在导槽4的第一端处切换至相对打开状态，并维持该状态一直运动直至两个半体位于治具7上待抓取
工件的两端，且两个半体反向运动时可马上闭合并维持该状态直至离开导槽4，如此，两个
半体可在远离治具7的位置打开并在靠近治具7的位置闭合以实现对待抓取工件的抓取，无
需多余的执行元件，可节约成本，且提升抓取效率。

[0034] 在优选的实施例中，由于第一半体1与第二半体2均安装在爪手座体上，为了使两者相对于爪手座体的开合角度一致，如附图6所示，两者与爪手座体之间设置有同步机构8，
如附图7与附图8所示，所述同步机构8包括相对于爪手座体固定的机构座体81，所述机构座
体81上安装有两个同步齿轮82，两个同步齿轮82分别置于机构座体81的两侧；每个同步齿
轮82均具有副齿轮部821，所述机构座体81上安装有两个分别与两个副齿轮部821啮合的过
渡齿轮83，所述机构座体81上设置有用于容置两个过渡齿轮83的容置腔，且两个过渡齿轮
83均相对于机构座体81转动安装；两个过渡齿轮83在机构座体81内的部分相互啮合，且两
个过渡齿轮83分别具有从机构座体81的两侧伸出的伸出部分，且两者的伸出部分分别与两
个同步机构8的副齿轮部821啮合；第一半体1与第二半体2均铰接有同步齿条84，两个同步
齿条84分别与两个过渡齿轮83啮合。上述结构结构紧凑，体积小，可实现两个同轴设置的同
步齿轮82等速反向转动，以实现第一半体1与第二半体2相对于爪手座体同步转动。

[0035] 本发明的自动化机械手及自动化抓取系统中，自动化机械手包含两个半体与一个保持部，保持部可通过作用于两个半体的不同壁部实现两个半体相对状态的切换；自动化
抓取系统通过设置导槽与弹性关卡，可使两个半体可在远离治具的位置打开并在靠近治具
的位置闭合以实现对待抓取工件的抓取，无需多余的执行元件，可节约成本，且提升抓取效
率，且避免了复杂系统中走线或走管的麻烦。

[0036] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应
视为本发明的保护范围。