一种伸缩型的板材夹取机械手

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体为一种伸缩型的板材夹取机械手。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

现有的板材在加工生产中需要对其进行转运，短距离转运中一般是人工直接抬起转移，较为费力，而现有的一些夹取板材的机械臂结构较为复杂，成本较高，且不同适用于尺寸范围变化较大的板材，通用性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种伸缩型的板材夹取机械手，解决了现有的板材在加工生产中需要对其进行转运，短距离转运中一般是人工直接抬起转移，较为费力，而现有的一些夹取板材的机械臂结构较为复杂，成本较高，且不同适用于尺寸范围变化较大的板材，通用性较差的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种伸缩型的板材夹取机械手，包括夹取臂和支撑架，且支撑架的顶端套设在夹取臂的外部，所述夹取臂和支撑架均设置有两组，两组所述支撑架相对一侧的上下两侧均固定连接有推杆，两个所述推杆的外部之间套设有套筒，且套筒的两端与推杆之间通过定位销固定连接，下方所述套筒的顶部固定连接有伺服电机，下方所述套筒的底部固定连接有转动座，且转动座的底部转动连接有底座，所述伺服电机输出轴的底端依次贯穿套筒和转动座并与底座的顶部固定连接，两个所述套筒的左侧之间固定连接有辅助支腿，且辅助支腿与支撑架的底端均固定连接有万向轮。

优选的，所述夹取臂左侧的中间开设有夹取口，所述夹取臂的内部且位于夹取口的上下两侧分别转动连接有上滚轮和下滚轮。

优选的，所述夹取臂的前后两侧均开设有与上滚轮中心轴滑动连接有滑槽，所述上滚轮中心轴的表面且位于夹取臂的前后两侧均套设有压板。

优选的，所述夹取臂的前后两侧且位于压板的上方固定连接有固定块，且固定块与压板之间固定连接有弹簧柱。

优选的，所述夹取臂的底部与支撑架的两侧之间均固定连接有支撑梁，两个所述套筒之间固定连接有连接架。

优选的，基于所述可伸缩机械手夹取加目标板材之前，包括：

基于激光扫描组件检测所述可伸缩机械手是否合格，且检测步骤包括：

基于激光扫描组件对各个部件进行扫描，并按照时间顺序依次采集每个部件的部件被测面的面轮廓的点云数据，获得各个部件的第一点云数据，并将所述第一点云数据转换到三维坐标系中，获得各个部件的部件结构图；

基于激光扫描组件对相邻部件之间的连接区域进行扫描，并按照时间顺序依次采集每个连接区域的区域被测面的面轮廓的点云数据，获得连接区域的第二点云数据，并将所述第二点云数据转化到所述三维坐标系中，获得连接区域的区域结构图；

将所述部件结构图单独导入结构检测模型中，输出各个部件的第一检测信息；

将所述区域结构图单独导入所述结构检测模型中，输出各个连接区域的第二检测信息；

将所述部件结构图和区域结构图综合导入所述结构检测模型中，输出第三检测信息；

根据所述第一检测信息、第二检测信息以及第三检测信息，判断所述可伸缩机械手是否合格；

若合格，基于设置在可伸缩机械手上的报警器进行第一报警提醒；

否则，基于设置在可伸缩机械手上的报警器进行第二报警提醒。

优选的，所述可伸缩机械手上设置有控制器、报警器、高清摄像头；

所述推杆上设置有直线位移传感器；

所述夹取臂上设置有角度位移传感器；

其中，所述控制器与所述报警器、高清摄像头、直线位移传感器、角度位移传感器以及伺服电机连接；

其中，基于所述可伸缩机械手夹取板材的过程中，包括如下步骤：

基于所述高清摄像头捕捉目标板材的目标图像，将所述目标图像与板材数据库进行对比分析，确定所述目标板材的板材厚度h、板材长度l以及板材宽度w；

同时，基于图像处理平台，对所述目标图像进行提取处理，确定所述目标板材的板材形状s；

根据如下公式计算所述目标板材的板材综合值Z；

其中，H(s,h,l,w)表示以材厚度h、板材长度l以及板材宽度w、板材形状为s为自变量的目标板材的夹取评估函数；δ表示可伸缩机械手夹取所述目标板材的夹取难易程度；m表示所述目标板材的板材硬度系数；

根据所述板材综合值Z，从板材夹取数据库中，调取所述目标板材的夹取方案P；

根据所述夹取方案P，确定在夹取所述目标板材过程中的夹取角度θ

同时，基于所述直线位移传感器，对所述夹取距离l

当F大于预设报警值F2时，基于控制器控制报警器进行第三报警提醒；

并根据如下公式，对所述第三报警提醒进行第一等级划分，得到等级划分结果；

当第一报警等级F1达到预设等级上限时，控制所述夹取臂停止伸缩工作；

同时，基于所述角度位移传感器，对所述夹取角度θ

当G大于预设报警值G2时，基于控制器控制报警器进行第四报警提醒；

并并根据如下公式，对所述第四报警提醒进行第二等级划分，得到等级划分结果；

当第二报警等级G1达到预设等级上限时，控制所述伺服电机停止转动工作。

有益效果

本发明提供了一种伸缩型的板材夹取机械手。与现有技术相比具备以下有益效果：

(1)、该用于板材夹取的可伸缩机械手，通过在两组支撑架相对一侧的上下两侧均固定连接有推杆，两个推杆的外部之间套设有套筒，且套筒的两端与推杆之间通过定位销固定连接，下方套筒的顶部固定连接有伺服电机，下方套筒的底部固定连接有转动座，且转动座的底部转动连接有底座，伺服电机输出轴的底端依次贯穿套筒和转动座并与底座的顶部固定连接，两个套筒的左侧之间固定连接有辅助支腿，且辅助支腿与支撑架的底端均固定连接有万向轮，通过设置两组支撑架配合夹取臂，可用于夹取板材，而利用可伸缩的推杆与套筒配合来连接两组支撑架，使两组夹取臂的间距可调节，进而可适用于不同长度的板材，增强了通用性，而利用伺服电机配合底座，可控制夹取臂的定角度转动，进而可实现快速转移板材的效果，大大方便了生产加工工作，且结构简单，成本较低。

(2)、该用于板材夹取的可伸缩机械手，通过在夹取臂左侧的中间开设有夹取口，夹取臂的内部且位于夹取口的上下两侧分别转动连接有上滚轮和下滚轮，夹取臂的前后两侧均开设有与上滚轮中心轴滑动连接有滑槽，上滚轮中心轴的表面且位于夹取臂的前后两侧均套设有压板，夹取臂的前后两侧且位于压板的上方固定连接有固定块，且固定块与压板之间固定连接有弹簧柱，通过在夹取臂内部上下两侧设置滚轮，使板材可很方便的推入其中，而将上滚轮设置为可上下滑动的形式，并利用弹簧柱配合弹簧柱来下压上滚轮，既可适用于不同厚度的板材，还可达到压紧板材的效果，避免转移时的晃动，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明结构的主视图；

图2为本发明结构的右视图；

图3为本发明图2中A处的局部放大图；

图4为本发明中的器件连接图。

图中：1-夹取臂、2-支撑架、3-推杆、4-套筒、5-定位销、6-伺服电机、7-转动座、8-底座、9-辅助支腿、10-万向轮、11-上滚轮、12-下滚轮、13-滑槽、14-压板、15-固定块、16-弹簧柱、17-支撑梁、18-连接架。

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1-3，本发明提供一种技术方案：一种伸缩型的板材夹取机械手，包括夹取臂1和支撑架2，且支撑架2的顶端套设在夹取臂1的外部，夹取臂1左侧的中间开设有夹取口，夹取臂1的内部且位于夹取口的上下两侧分别转动连接有上滚轮11和下滚轮12，夹取臂1的前后两侧均开设有与上滚轮11中心轴滑动连接有滑槽13，上滚轮11中心轴的表面且位于夹取臂1的前后两侧均套设有压板14，夹取臂1的前后两侧且位于压板14的上方固定连接有固定块15，且固定块15与压板14之间固定连接有弹簧柱16，通过在夹取臂1内部上下两侧设置滚轮，使板材可很方便的推入其中，而将上滚轮11设置为可上下滑动的形式，并利用弹簧柱16配合弹簧柱16来下压上滚轮11，既可适用于不同厚度的板材，还可达到压紧板材的效果，避免转移时的晃动，操作简单方便，夹取臂1的底部与支撑架2的两侧之间均固定连接有支撑梁17，两个套筒4之间固定连接有连接架18，夹取臂1和支撑架2均设置有两组，两组支撑架2相对一侧的上下两侧均固定连接有推杆3，推杆3顶部并列设置有多个与定位销5相适配的销孔，用于调节伸展长度，两个推杆3的外部之间套设有套筒4，且套筒4的两端与推杆3之间通过定位销5固定连接，下方套筒4的顶部固定连接有伺服电机6，下方套筒4的底部固定连接有转动座7，且转动座7的底部转动连接有底座8，伺服电机6输出轴的底端依次贯穿套筒4和转动座7并与底座8的顶部固定连接，两个套筒4的左侧之间固定连接有辅助支腿9，且辅助支腿9与支撑架2的底端均固定连接有万向轮10，通过设置两组支撑架2配合夹取臂1，可用于夹取板材，而利用可伸缩的推杆3与套筒4配合来连接两组支撑架2，使两组夹取臂1的间距可调节，进而可适用于不同长度的板材，增强了通用性，而利用伺服电机6配合底座8，可控制夹取臂1的定角度转动，进而可实现快速转移板材的效果，大大方便了生产加工工作，且结构简单，成本较低。

工作时，先根据要转运的板材长度，先将定位销5抽出，然后将两侧的推杆3向外或向内推动，调节好两个夹取臂1的间距，然后将定位销5插进推杆3与套筒4表面的销孔内将其固定住，然后将伺服电机6连接控制装置，将生产线或台架上的板材推到夹取臂1内部，推入时板材上推上滚轮11，推入后利用弹簧柱16的弹力下压压板14，将上滚轮11压紧在板材表面，然后控制伺服电机6运作，使其带动套筒4移动，进而通过推杆3带动支撑架2与夹取臂1以底座8的中心为圆心转动至一定角度，然后将板材推出即可。

综上所述，在本发明中通过在两组支撑架相对一侧的上下两侧均固定连接有推杆，两个推杆的外部之间套设有套筒，且套筒的两端与推杆之间通过定位销固定连接，下方套筒的顶部固定连接有伺服电机，下方套筒的底部固定连接有转动座，且转动座的底部转动连接有底座，伺服电机输出轴的底端依次贯穿套筒和转动座并与底座的顶部固定连接，两个套筒的左侧之间固定连接有辅助支腿，且辅助支腿与支撑架的底端均固定连接有万向轮，通过设置两组支撑架配合夹取臂，可用于夹取板材，而利用可伸缩的推杆与套筒配合来连接两组支撑架，使两组夹取臂的间距可调节，进而可适用于不同长度的板材，增强了通用性，而利用伺服电机配合底座，可控制夹取臂的定角度转动，进而可实现快速转移板材的效果，大大方便了生产加工工作，且结构简单，成本较低。

同时，通过在夹取臂左侧的中间开设有夹取口，夹取臂的内部且位于夹取口的上下两侧分别转动连接有上滚轮和下滚轮，夹取臂的前后两侧均开设有与上滚轮中心轴滑动连接有滑槽，上滚轮中心轴的表面且位于夹取臂的前后两侧均套设有压板，夹取臂的前后两侧且位于压板的上方固定连接有固定块，且固定块与压板之间固定连接有弹簧柱，通过在夹取臂内部上下两侧设置滚轮，使板材可很方便的推入其中，而将上滚轮设置为可上下滑动的形式，并利用弹簧柱配合弹簧柱来下压上滚轮，既可适用于不同厚度的板材，还可达到压紧板材的效果，避免转移时的晃动，操作简单方便。

本发明提供了一种伸缩型的板材夹取机械手，其中，基于所述可伸缩机械手夹取加目标板材之前，包括：

基于激光扫描组件检测所述可伸缩机械手是否合格，且检测步骤包括：

基于激光扫描组件对各个部件进行扫描，并按照时间顺序依次采集每个部件的部件被测面的面轮廓的点云数据，获得各个部件的第一点云数据，并将所述第一点云数据转换到三维坐标系中，获得各个部件的部件结构图；

基于激光扫描组件对相邻部件之间的连接区域进行扫描，并按照时间顺序依次采集每个连接区域的区域被测面的面轮廓的点云数据，获得连接区域的第二点云数据，并将所述第二点云数据转化到所述三维坐标系中，获得连接区域的区域结构图；

将所述部件结构图单独导入结构检测模型中，输出各个部件的第一检测信息；

将所述区域结构图单独导入所述结构检测模型中，输出各个连接区域的第二检测信息；

将所述部件结构图和区域结构图综合导入所述结构检测模型中，输出第三检测信息；

根据所述第一检测信息、第二检测信息以及第三检测信息，判断所述可伸缩机械手是否合格；

若合格，基于设置在可伸缩机械手上的报警器进行第一报警提醒；

否则，基于设置在可伸缩机械手上的报警器进行第二报警提醒。

该实施例中，通过对可伸缩机械手的每个部件进行激光扫描，且激光扫描是对不同部件的部件被测面的面轮廓进行扫描，获得点云数据，其中，部位可以为夹取臂、支撑架、推杆、套筒、定位销、转动座、底座、辅助支腿、万向轮、上滚轮、下滚轮、滑槽、压板、固定块、弹簧柱、支撑梁、连接架等，连接区域，例如可以为夹取臂与支撑架的连接部分。

该实施例中，报警器可以为灯光、声音、振动等一种或多种的组合。

该实施例中，结构检测模型，分别单独对部件结构图、区域结构图以及部件结构图和区域结构图进行检测，便于有效的检测每个部件之间是否存在连接缺失，便于有效的检测每个部件本身是否存在结构故障等问题。

该实施例中，通过将第一点云数据、第二点云数据转换到三维坐标系中，便于获得相应的三维结构。

上述技术方案的有益效果是：通过分别单独对部件结构图、区域结构图以及部件结构图和区域结构图进行检测，便于有效的检测每个部件之间是否存在连接缺失，便于有效的检测每个部件本身是否存在结构故障等问题，进而有效的判断可伸缩机械手的合格性，进而通过报警，便于对该机械手进行有效操作。

本发明提供了一种伸缩型的板材夹取机械手，如图4所示，所述可伸缩机械手上设置有控制器、报警器、高清摄像头；

所述推杆3上设置有直线位移传感器；

所述夹取臂1上设置有角度位移传感器；

其中，所述控制器与所述报警器、高清摄像头、直线位移传感器、角度位移传感器以及伺服电机6连接；

其中，基于所述可伸缩机械手夹取板材的过程中，包括如下步骤：

基于所述高清摄像头捕捉目标板材的目标图像，将所述目标图像与板材数据库进行对比分析，确定所述目标板材的板材厚度h、板材长度l以及板材宽度w；

同时，基于图像处理平台，对所述目标图像进行提取处理，确定所述目标板材的板材形状s；

根据如下公式计算所述目标板材的板材综合值Z；

其中，H(s,h,l,w)表示以材厚度h、板材长度l以及板材宽度w、板材形状为s为自变量的目标板材的夹取评估函数；δ表示可伸缩机械手夹取所述目标板材的夹取难易程度；m表示所述目标板材的板材硬度系数；

根据所述板材综合值Z，从板材夹取数据库中，调取所述目标板材的夹取方案P；

根据所述夹取方案P，确定在夹取所述目标板材过程中的夹取角度θ

同时，基于所述直线位移传感器，对所述夹取距离l

当F大于预设报警值F2时，基于控制器控制报警器进行第三报警提醒；

并根据如下公式，对所述第三报警提醒进行第一等级划分，得到等级划分结果；

当第一报警等级F1达到预设等级上限时，控制所述夹取臂1停止伸缩工作；

同时，基于所述角度位移传感器，对所述夹取角度θ

当G大于预设报警值G2时，基于控制器控制报警器进行第四报警提醒；

并并根据如下公式，对所述第四报警提醒进行第二等级划分，得到等级划分结果；

当第二报警等级G1达到预设等级上限时，控制所述伺服电机6停止转动工作。

该实施例中，目标板材例如为桑树板材、马尾松板材等；

其对应的板材硬度系数，例如桑树板材的硬度系数为857，马尾松板材的硬度系数为252-422等，不同板材对应的板材硬度系数不同。

上述技术方案的有益效果是：通过高清摄像头，便于获取目标板材的板材厚度、板材长度、板材宽度以及板材形状，便于计算目标板材的板材综合值，通过调取夹取方案，确定夹取角度和夹取距离，同时，根据直线位移传感器和角度位移传感器对夹取过程中的夹取角度和夹取距离进行监测，并执行相应的报警操作，同时，根据角度或距离所对应的预设等级上限，控制对应的器件停止工作，不仅可以提高夹取效率，还能保证夹取安全性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。