一种AGV车载多自由度机械手及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种AGV车载机械手，尤其是一种AGV车载多自由度机械手及其工作方法，属于无人搬运车技术领域。

背景技术

AGV小车是一种能够按照预设路径行驶的无人驾驶运输小车，一般通过电脑控制行驶路径以及行为，在AGV小车上搭载机械手能够替代人力做一些简单的工作。然而，常规的机械手需要多个电控构件作为关节才能实现多自由度弯曲，比如六轴机械手就需要六个伺服电机作为驱动关节，一方面结构复杂导致成本较高，另一方面电控构件过多也增加了故障率。针对AGV车载机械手而言，一般不需要其进行过于沉重和精准的抓取动作，因此，有必要对其搭载的机械手进行简化改进，在能够实现多自由度弯曲的同时，尽可能的使结构更加简单易行，以解决成本和故障率较高的问题。

发明内容

为解决背景技术存在的不足，本发明提供一种AGV车载多自由度机械手及其工作方法，它采用弹簧作为核心构件，并且电控构件只需要一个伺服电机和伸缩控制机构配合即可实现多自由度弯曲的控制，简单易行，有助于节约成本以及降低故障率。

为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

一种AGV车载多自由度机械手，包括支臂、角度调节机构、伸缩控制机构、套圈、弹簧、安装圆板以及末端执行器，所述支臂横向布置并且其根部设有AGV固定法兰，所述套圈横向滑动安装在支臂邻近根部位置，所述弹簧同轴固定在支臂前端，所述安装圆板同轴固定在弹簧前端，所述末端执行器固定在安装圆板外端，所述角度调节机构包括主动环、伺服电机、后从动环、前从动环及调节连杆，所述主动环转动安装在支臂邻近前端位置预设的环槽内，主动环顶部沿轴向设置卡槽，主动环底部沿周向设置齿牙，所述伺服电机固定在支臂底部并驱动有齿轮，所述齿轮与所述齿牙啮合设置，所述后从动环转动安装在套圈外圆周面预设的环槽内，所述前从动环转动安装在安装圆板外圆周面预设的环槽内，所述调节连杆中间塞入所述卡槽内，调节连杆两端分别与后从动环和前从动环对应位置铰接，所述伸缩控制机构用于带动套圈在支臂上滑动。

一种AGV车载多自由度机械手的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：支臂通过AGV固定法兰固定安装在AGV小车上并随车移动至指定位置，通过伺服电机驱动齿轮控制主动环旋转，从而利用卡槽将调节连杆转动至需要的角度，调节连杆转动时带动后从动环和前从动环一同转动；

步骤二：通过伸缩控制机构控制套圈在支臂上向后滑动，套圈滑动过程中其上的后从动环随之滑动，从而拉动调节连杆向后位移，调节连杆前端拉动前从动环，使弹簧前端的安装圆板携带末端执行器向调节连杆所在角度弯曲，通过套圈滑动距离控制弹簧弯曲程度，最终使末端执行器与待抓取物体位置对应。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明在支臂与末端执行器之间安装弹簧作为多自由度弯曲的核心构件，在搭载末端执行器的安装圆板和滑动安装在支臂邻近根部位置的套圈上分别转动设置前后从动环，调节连杆铰接设置在前后从动环之间，在支臂邻近前端位置安装通过伺服电机控制的主动环，通过主动环的卡槽能够对调节连杆的所在角度进行调节，进而实现弹簧弯曲方向的控制，通过电动伸缩杆能够控制套圈沿支臂向后位移，从而利用调节连杆拉动弹簧前端的末端执行器向调节连杆所在角度弯曲，套圈位移距离实现弹簧弯曲程度的控制，整体结构简单合理，相比于现有多关节的常规机械手，只需要一个伺服电机和一个电动伸缩杆即可实现多自由度弯曲，控制结构形式更为简单易行，有助于节约成本以及降低因电控构件过多导致容易产生故障的问题，为AGV车载多自由度机械手提供了一种全新的简化形式。

附图说明

图1是本发明的AGV车载多自由度机械手的整体结构轴测图；

图2是本发明的角度调节机构与支臂的装配结构轴测图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1～图2所示，一种AGV车载多自由度机械手，包括支臂1、角度调节机构、伸缩控制机构、套圈4、弹簧6、安装圆板7以及末端执行器10。

结合图1所示，所述支臂1横向布置并且其根部设有AGV固定法兰1-1，鉴于支臂1比较适合安装固定在AGV小车顶部，支臂1根部可向下弯折再设置所述AGV固定法兰1-1。

结合图1所示，所述套圈4横向滑动安装在支臂1邻近根部位置，优选的，为便于与伸缩控制机构的安装，支臂1宜采用中空结构且其邻近根部位置横向贯穿设置滑槽1-2，而套圈4中间一体设置横杆4-1与所述滑槽1-2滑动配合，所述横杆4-1便于伸缩控制机构的连接，也更有利于套圈4滑动的同时不发生偏转。

结合图1所示，所述弹簧6同轴固定在支臂1前端作为多自由度弯曲的核心构件，所述安装圆板7同轴固定在弹簧6前端用于前从动环8和末端执行器10的搭载，所述末端执行器10固定在安装圆板7外端，末端执行器10为现有常规构件，可采用电控机械爪作为机械手末端的抓取执行机构。进一步的，为避免弹簧6与外部物体(如导线等)挂在一起，同时对弹簧6起到保护作用，宜在弹簧6外部套设波纹防护软管6-1，所述波纹防护软管6-1两端可分别与支臂1前端和安装圆板7内端连接固定。

结合图1所示，所述角度调节机构包括主动环2、伺服电机3、后从动环5、前从动环8及调节连杆9。所述主动环2转动安装在支臂1邻近前端位置预设的环槽内，为实现弹簧6定向弯曲的核心控制构件，主动环2顶部沿轴向设置卡槽2-1用于对调节连杆9的所在角度进行调节，由于调节连杆9拉动弹簧6弯曲较大时会脱离卡槽2-1，为了恢复原位过程中有助于调节连杆9落回卡槽2-1，卡槽2-1宜设置为槽口宽于槽底的锥形槽，且卡槽2-1槽口宽度大于调节连杆9直径。主动环2底部沿周向设置齿牙2-2，所述伺服电机3固定在支臂1底部并驱动有齿轮3-1，所述齿轮3-1与所述齿牙2-2啮合设置，从而实现伺服电机3驱动齿轮3-1控制主动环2旋转。其中，齿牙2-2占主动环2底部180°～270°的范围布置，当为180°范围布置时，伺服电机3能够控制主动环2上的卡槽2-1带动调节连杆9转动至正左和正右所在水平面上任意角度，从而实现弹簧6在水平面上任意角度弯曲，优选为270°的范围，使弹簧6还能够向左下和右下方向弯曲，保证更大的操作范围。所述后从动环5转动安装在套圈4外圆周面预设的环槽内，所述前从动环8转动安装在安装圆板7外圆周面预设的环槽内，所述调节连杆9中间塞入所述卡槽2-1内，调节连杆9两端分别与后从动环5和前从动环8对应位置铰接。

结合图2所示，所述伸缩控制机构用于带动套圈4在支臂1上滑动，伸缩控制机构可采用电动伸缩杆11并同轴固定在支臂1内，所述电动伸缩杆11伸缩端朝向后方与所述横杆4-1连接固定。

如图1～图2所示，一种AGV车载多自由度机械手的工作方法，包括以下步骤：

步骤一：支臂1通过AGV固定法兰1-1固定安装在AGV小车上并随车移动至指定位置，通过伺服电机3驱动齿轮3-1控制主动环2旋转，从而利用卡槽2-1将调节连杆9转动至需要的角度，调节连杆9转动时带动后从动环5和前从动环8一同转动；

步骤二：通过伸缩控制机构控制套圈4在支臂1上向后滑动，套圈4滑动过程中其上的后从动环5随之滑动，从而拉动调节连杆9向后位移，调节连杆9前端拉动前从动环8，使弹簧6前端的安装圆板7携带末端执行器10向调节连杆9所在角度弯曲，通过套圈4滑动距离控制弹簧6弯曲程度，最终使末端执行器10与待抓取物体位置对应。

该机械手整体电控构件除常规的末端执行器10外，实现多自由控制的只有一个伺服电机3和一个电动伸缩杆11，相比于现有通过多个电控构件作为关节的常规机械手(如六轴机械手就需要六个伺服电机)，本发明控制结构形式更为简单易行，在大幅度节约成本的情况下，也更加耐用，降低因电控构件过多而容易导致的故障，为AGV车载多自由度机械手提供了一种全新的简化形式。此外，本发明中的伺服电机3和电动伸缩杆11可预先编写程序控制转角和伸缩量，也可结合现有远程可视系统设置为人工手动遥控形式，伺服电机3、末端执行器10和电动伸缩杆11宜采用AGV小车自身的电池作为电源进行供电，这对机械手应用技术领域而言是简单的现有手段，从而实现搭载在AGV小车上远程完成抓取动作。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的装体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同条件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。