一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体为一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构。

背景技术

工业机器人作为一种先进的智能装备，广泛应用于制造领域，具有效率高、精度高、安全性高、功能多样等优点，可以极大地提高了企业的生产效率，而基于数字孪生的工业机器人相比较传统的工业机器人，其制造系统的管控、运维更加方便与智能化，在工业机器人作业过程中，机械抓手是不可缺少的一部分，通过机械抓手，可以有效实现机器人对物件的搬运，但是现有的基于数字孪生的工业机器人用机械抓手结构仍存在着一些不足。

如公开号为CN201910046251.6的便携式搬运机械抓手，其对平板工件时，平板工件和摩擦块之间在回弹系统的作用下产生预紧力，外力提升手柄时，平板工件在重力的作用下使得平板工件与摩擦块发生摩擦自锁，保证了在搬运过程中的安全性。针对不同厚度的平板工件，可选择动爪上合适的预留孔与定爪通过动爪转轴安装配合，提高了本发明的环境适应能力，但是其夹持机构结构单一，为了避免工件的脱落，必然需要较大的夹持，使得容易造成工件表面的损伤，同时其夹持方式单一，不便对部分较薄板件进行有效夹持，存在着一定的使用缺陷。

所以我们提出了一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构，以便于解决上述中提出的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构，以解决上述背景技术提出的目前市场上基于数字孪生的工业机器人用机械抓手结构容易造成工件表面的损伤，同时其夹持方式单一，不便对部分较薄板件进行有效夹持的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构，包括：

连接座，通过螺栓固定安装于机械臂的端头，所述连接座的下方安装有爪座，且所述爪座的内部安装有液压杆，并且所述爪座的外侧安装有爪架，同时所述爪架的下方设置有脚座，而且所述爪架的上端开设有长条形通孔状的滑槽；

移动座，安装于所述液压杆的下端，所述移动座的内侧设置有起到吸附定位作用的第二吸盘，且所述第二吸盘的内侧设置有可滑动的第二活塞；

活动脚，活动安装于所述脚座的下方，所述活动脚的外侧设置有起到吸附作用的第一吸盘；

导向杆，呈圆弧形固定安装于所述爪座的外侧；

导向筒，呈圆弧形固定安装于所述爪架的外侧。

优选的，所述移动座的外侧设置有起到限位作用的限位柱，且所述限位柱与爪架上端开设的滑槽构成限位滑动结构，并且所述爪架关于移动座对称设置。

通过采用上述技术方案，可以使得液压杆推动移动座进行移动过程中可以使得限位柱沿滑槽进行同步滑动，进而拨动爪架围绕爪座的下端进行同步旋转，进而使得机械抓手完成抓取动作。

优选的，所述脚座与爪架之间连接有可进行伸缩调节的伸缩杆，且所述脚座与爪架之间螺纹连接有螺纹杆，并且所述螺纹杆的两端螺纹旋向相反。

通过采用上述技术方案，旋转螺纹杆，可以便捷的调节脚座、活动脚两者的整体长度，进而扩大了该抓手的抓取范围，进而扩大了装置的适用范围。

优选的，所述活动脚的上端设置有“T”字形结构的滑块，且所述滑块与脚座之间连接有提供复位弹力的第一弹簧，并且所述滑块与脚座构成弹性滑动结构。

通过采用上述技术方案，旋转爪架，可以使得第一吸盘贴合于工件的表面，而可弹性滑动的滑块，可以为爪架提供继续旋转的空间，避免爪架因第一吸盘受到抵触而无法继续进行旋转。

优选的，所述第一吸盘外侧设置有连接球，且第一吸盘通过连接球与活动脚球连接，并且连接球与活动脚的内壁之间连接有提供复位弹力的第二弹簧。

通过采用上述技术方案，可以使得爪架旋转过程中，第一吸盘可以进行多角度旋转，进而可以紧密贴合于工件的表面，避免第一吸盘与工件之间存在缝隙，便于后续第一吸盘的有效抽真空，而提供复位弹力的第二弹簧，可以确保第一吸盘在使用完成后可以旋转复位，便于后续的继续使用。

优选的，所述导向杆的端头固定安装有胶制结构的第一活塞，且导向杆与导向筒构成伸缩结构，并且所述导向杆与导向筒两者的圆心与爪架的旋转圆心重合。

通过采用上述技术方案，导向杆与导向筒伸缩配合，可以为爪架的旋转提供导向作用，使得爪架的结构得到有效强化，避免爪架因夹持力不平衡受到侧向力而发生损坏和卡死。

优选的，所述第一活塞与导向筒间隙配合，且所述导向筒的下端与第一吸盘之间连接有输气管，并且所述输气管贯穿于所述连接球的内部。

通过采用上述技术方案，可以使得导向杆和导向筒进行伸缩时，可以利用第一活塞抽取第一吸盘与工件之间的空气，进而使得第一吸盘可以紧密的吸附于工件的外侧，因此不会对工件的表面造成夹持印记，有效避免工件表面受损。

优选的，所述第二吸盘与移动座之间连接有第三弹簧，且所述第二吸盘通过第三弹簧与移动座构成弹性伸缩结构，并且所述第二吸盘内侧设置的第二活塞与爪架的轴端之间连接有用作牵引的拉绳。

通过采用上述技术方案，控制移动座的下移，可以使得第二吸盘贴合于工件的表面，随着移动座的继续下移，可以使得爪架进行同步旋转，进而其轴端会绕卷拉绳，使得拉绳拉动第二活塞进行移动，进而使得装置可以对不便夹持的较薄工件进行直接吸附、提取，提高了装置的适用范围。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构可以在抓取过程中利用负压作用对工件进行吸附提取，有效避免工件的表面因夹持而发生受损，且可以通过调节对不同类型工件进行多方式抓取，适用范围广；

1、设置有爪架和第一吸盘，通过旋转爪架，可以使得第一吸盘通过连接球进行旋转并贴合于工件的表面，同时导向杆和导向筒进行伸缩运动，进而使得第一活塞可以在移动过程中通过输气管将第一吸盘和工件之间的空气吸入导向筒中，进而形成负压，使得第一吸盘可以自动对工件进行吸附，相比较传统的夹持方式，可以有效避免工件的表面出现损伤；

2、设置有导向杆和导向筒，通过导向杆和导向筒的伸缩运动，除了可以实现空气的抽取也可以对旋转过程中的爪架起到导向作用，避免爪架旋转过程中受力不匀而导致偏折；

3、设置有第二吸盘，通过旋转爪架上翻，可以使得第二吸盘贴合于较薄工件的表面，随着移动座的继续下移，可以使得爪架继续旋转，继而使得爪架轴端绕卷拉绳，使得拉绳拉动第二活塞进行移动，从而实现第二吸盘的自动抽真空，进而增加装置抓取方式，扩大了装置的适用范围。

附图说明

图1为本发明正常抓取时主视结构示意图；

图2为本发明导向筒主剖视结构示意图；

图3为本发明第一吸盘安装结构示意图；

图4为本发明爪架主视结构示意图；

图5为本发明抓取薄件时主视结构示意图；

图6为本发明第二吸盘安装结构示意图；

图7为本发明爪架侧视结构示意图。

图中：1、连接座；2、爪座；3、液压杆；4、爪架；5、移动座；501、限位柱；6、滑槽；7、脚座；8、活动脚；801、滑块；802、第一弹簧；9、第一吸盘；901、连接球；902、第二弹簧；10、导向杆；11、第一活塞；12、导向筒；1201、输气管；13、第二吸盘；1301、第三弹簧；14、第二活塞；15、拉绳；16、伸缩杆；17、螺纹杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构，包括连接座1、爪座2、液压杆3、爪架4、移动座5、限位柱501、滑槽6、脚座7、活动脚8、滑块801、第一弹簧802、第一吸盘9、连接球901、第二弹簧902、导向杆10、第一活塞11、导向筒12、输气管1201、第二吸盘13、第三弹簧1301、第二活塞14、拉绳15、伸缩杆16和螺纹杆17；

连接座1，通过螺栓固定安装于机械臂的端头，连接座1的下方安装有爪座2，且爪座2的内部安装有液压杆3，并且爪座2的外侧安装有爪架4，同时爪架4的下方设置有脚座7，而且爪架4的上端开设有长条形通孔状的滑槽6；

移动座5，安装于液压杆3的下端，移动座5的内侧设置有起到吸附定位作用的第二吸盘13，且第二吸盘13的内侧设置有可滑动的第二活塞14；

活动脚8，活动安装于脚座7的下方，活动脚8的外侧设置有起到吸附作用的第一吸盘9；

导向杆10，呈圆弧形固定安装于爪座2的外侧；

导向筒12，呈圆弧形固定安装于爪架4的外侧。

移动座5的外侧设置有起到限位作用的限位柱501，且限位柱501与爪架4上端开设的滑槽6构成限位滑动结构，并且爪架4关于移动座5对称设置。

脚座7与爪架4之间连接有可进行伸缩调节的伸缩杆16，且脚座7与爪架4之间螺纹连接有螺纹杆17，并且螺纹杆17的两端螺纹旋向相反。

活动脚8的上端设置有“T”字形结构的滑块801，且滑块801与脚座7之间连接有提供复位弹力的第一弹簧802，并且滑块801与脚座7构成弹性滑动结构。

第一吸盘9外侧设置有连接球901，且第一吸盘9通过连接球901与活动脚8球连接，并且连接球901与活动脚8的内壁之间连接有提供复位弹力的第二弹簧902。

导向杆10的端头固定安装有胶制结构的第一活塞11，且导向杆10与导向筒12构成伸缩结构，并且导向杆10与导向筒12两者的圆心与爪架4的旋转圆心重合。

第一活塞11与导向筒12间隙配合，且导向筒12的下端与第一吸盘9之间连接有输气管1201，并且输气管1201贯穿于连接球901的内部。

如图1-4所示，使用螺栓将连接座1固定安装于机械臂的输出端头，然后控制连接座1进行移动，使得爪架4位于工件的外侧，然后控制液压杆3进行收缩，使得移动座5带动限位柱501沿滑槽6进行滑动，从而使得限位柱501带动爪架4进行旋转，使得爪架4带动第一吸盘9贴合于工件的侧壁，此时第一吸盘9会受到抵触通过连接球901而发生旋转，使得第一吸盘9紧密贴合于工件的表面，继续旋转爪架4，可以使得活动脚8沿脚座7的下方进行弹性伸缩，避免阻挡爪架4的继续旋转，同时导向杆10和导向筒12进行伸缩运动，使得第一活塞11沿导向筒12的内壁进行滑动，进而通过输气管1201将第一吸盘9与工件之间的空气抽取入导向筒12中，使得第一吸盘9可以稳定的吸附工件，避免工件发生掉落，同时也可以防止工件的表面发生受损。

第二吸盘13与移动座5之间连接有第三弹簧1301，且第二吸盘13通过第三弹簧1301与移动座5构成弹性伸缩结构，并且第二吸盘13内侧设置的第二活塞14与爪架4的轴端之间连接有用作牵引的拉绳15。

如图1和图5-7所示，当需要夹持不同尺寸或者较薄工件时，旋转螺纹杆17，可以使得伸缩杆16进行伸缩调节，进而改变爪架4和脚座7两者的整体长度，控制液压杆3带动移动座5下移，可以使得爪架4旋转上翻，当第二吸盘13贴合于工件表面时，继续下移移动座5，可以使得第二吸盘13与移动座5进行弹性伸缩，同时移动座5会带动爪架4继续旋转，使得爪架4的轴端可以对拉绳15进行绕卷，从而使得拉绳15拉动第二活塞14沿第二吸盘13内侧进行滑动，从而自动完成对第二吸盘13内侧的抽真空，使得第二吸盘13可以稳定的吸附薄体工件的表面，同时活动脚8可以在第一弹簧802的弹力作用下利用第一吸盘9对工件的侧壁进行二次夹持。

工作原理：在使用该基于数字孪生的工业机器人用吸附式机械抓手结构时，首先，如图1-7所示，控制爪架4移动至工件外侧，然后控制爪架4进行旋转，使得第一吸盘9在抵触力作用下进行自动旋转，从而稳定贴合于工件表面，继续旋转爪架4，可以使得第一活塞11将第一吸盘9内侧的空气抽入导向筒12，使得第一吸盘9可以对工件进行稳定的吸附、夹持，后续通过旋转螺纹杆17，可以调节机械抓手的尺寸结构，通过反向旋转爪架4，并将第二吸盘13贴合于薄件表面，然后继续下移移动座5，可以使得爪架4通过拉绳15拉动第二活塞14进行滑动，从而使得第二吸盘13吸附于薄件的表面，从而完成一系列工作。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。