[发明专利]一种五自由度的码垛机械手

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其是一种具有五自由度的码垛机械手，属于机器人应用领域。

背景技术

随着我国工业转型升级的不断推进，工业机器人在搬运、焊接、装配等方面的应用越来越广。尤其对于码垛作业，工业机器人替代人完成工件搬运，能大大降低码垛工人的劳动强度，改善码垛工人的工作质量。面对当前各行各业对码垛工业机器人需要量的增大，如何提高此类机器人的工作柔性及其性价比，成为了开发和应用时的关注热点。

中国专利CN201310066761.2公开了一种码垛机器人及其控制方法，可实现设备的精确定位和控制，主要包括升降装置、摆动装置、抓取装置、检测装置。但该码垛机器人旋转臂是固定长度，使其码垛作业能力受到了一定限制。

中国专利CN201310692170.6公开了一种多自由度码垛机器人，可实现末端执行器的空间运动，末端执行器运动惯量小，主要包括多个并联机构闭环执行机构和一个串联的执行机构主链，但是复杂的组成结构使其造价较高，这给码垛机器人的应用推广受到了一定限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的码垛机械手中还没有具备五个自由的机械手，且结构复杂，成本也较高。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种五自由度的码垛机械手，包括组合立柱、提升组件、旋转组件、抱夹组件和手持控制器；

组合立柱包括圆型基座、竖直固定安装在圆型基座上的方型管以及水平封盖在方型管顶部的盖板；方型管的左侧内壁和右侧内壁上分别竖直设有一条相对的半圆型导轨；方型管的前侧外壁上竖直设有升降导轨；

提升组件包括驱动电机、链轮组、上链条、左链条、右链条、牵引重块以及滑移壳体；驱动电机固定安装在盖板上；链轮组的转轴两端转动式安装在左侧内壁和右侧内壁上，且在链轮组的转轴上依次设有左链轮、中链轮和右链轮；驱动电机的输出轴上设有上链轮，上链条穿过盖板后链接上链轮和中链轮；左链条与左链轮相啮合，右链条与右链轮相啮合；牵引重块位于方型管内，且在牵引重块上设有四个导向轮；导向轮嵌于半圆型导轨上，并可沿半圆型导轨上下滚动；滑移壳体的后侧面设有滑块，滑块嵌于升降导轨上，并可沿升降导轨上下滑动；左链条和右链条的一端均固定安装在牵引重块上，另一端均穿过方型管的前侧壁后固定安装在滑移壳体上；

旋转组件包括旋转臂、摆动气缸以及气缸固定板；旋转臂包括固定套管、伸缩杆以及前后伸缩气缸；前后伸缩气缸固定安装在固定套管内，伸缩杆的一端插于固定套管内，并与前后伸缩气缸的活塞杆顶端固定连接；固定套管的下侧面垂直安装有一根旋转轴；旋转轴转动式安装在滑移壳体的顶部；气缸固定板安装在滑移壳体的右侧面上，摆动气缸的底座摆动式安装在气缸固定板上，摆动气缸的活塞杆顶端摆动式安装在固定套管的右侧面上，并驱动固定套管水平方向摆动；

抱夹组件包括矩型支撑框、“H”形右支架、“H”形左支架、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸；矩型支撑框的中心处竖直设有一根旋转轴，旋转轴转动式安装在伸缩杆上；矩型支撑框的前后两侧长度边缘均设有滑移导轨；“H”形右支架两个顶端的相对内侧均设滑槽，“H”形左支架两个顶端的相对内侧也均设有滑槽；“H”形右支架的两个滑槽以及“H”形左支架的两个滑槽均嵌在矩型支撑框两侧的滑移导轨上，且“H”形右支架与“H”形左支架可沿滑移导轨相对滑动；“H”形右支架的两个顶端之间连接有右横梁，“H”形左支架的两个顶端之间连接有左横梁；右伸缩气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的右侧面上，左伸缩气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的左侧面上；右伸缩气缸与伸缩杆的摆动连接点以及左伸缩气缸与伸缩杆的摆动连接点之间的连线经过旋转轴的中心，且与伸缩杆相垂直；右伸缩气缸的活塞杆顶端摆动式安装在右横梁上，左伸缩气缸的活塞杆顶端摆动式安装在左横梁上；旋转驱动气缸的底座摆动式安装在伸缩杆的顶端，旋转驱动气缸的活塞杆顶端通过连接杆摆动式安装在矩型支撑框的一个顶角处；“H”形右支架和“H”形左支架的下侧均设有一根卡爪梁，两根卡爪梁的下侧都至少设有两个相对弯折的卡爪；

手持控制器分别与驱动电机、摆动气缸、前后伸缩气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸相连，用于控制驱动电机、摆动气缸、前后伸缩气缸、右伸缩气缸、左伸缩气缸以及旋转驱动气缸协调工作。