本發(fā)明涉及一種機(jī)械手，具體涉及一種多自由度裝卸機(jī)械手。

背景技術(shù)：

隨著科技的發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)過程運(yùn)用到各種自動化機(jī)械。智能化機(jī)械的出現(xiàn)不僅能有效降低企業(yè)的用工成本、還能提高生產(chǎn)效率，得到很多大型企業(yè)的青睞。目前市場上的智能化機(jī)械設(shè)備大到全自動化生產(chǎn)設(shè)備，小到一個機(jī)械手，無論從功能、型號和體積大小等均有很多。例如在現(xiàn)有港口碼頭、火車物流、大型倉庫等貨物的裝卸工作一般會采用叉車來進(jìn)行。但對于貨運(yùn)車輛、小型倉庫等地，由于可活動的空間比較小，叉車等其他較為大型的搬運(yùn)機(jī)械并不適用；此外，在一些中小型運(yùn)輸企業(yè)和近年來興起的快遞公司的倉庫中、車輛上、堆場等場所對貨物的裝卸以及短距離的搬運(yùn)工作都是依靠人力來完成，造成了工人工作勞動強(qiáng)大、工作效率慢，還增加安全事故的發(fā)生率。

對于上述情況，可通過采用機(jī)械手來實(shí)現(xiàn)對貨物的智能搬運(yùn)工作。現(xiàn)有的機(jī)械手結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且機(jī)械手的自由度較為有限，不能夠抓取任意位置和方位的物品。如授權(quán)公告號為205471602U的中國實(shí)用新型專利公開了一種新型自動化機(jī)械手搬運(yùn)裝置，其底座的上端安裝有直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的上端安裝有伺服電機(jī)，伺服電機(jī)的上端安裝有PLC控制模塊；直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)的側(cè)壁上安裝有滑塊，與滑塊相匹配的直線運(yùn)動結(jié)構(gòu)的外壁上安裝有傳感器；滑塊上水平安裝有橫梁，橫梁上固定安裝有第一連桿，第一連桿的末端活動安裝有第二連桿，第二連桿的末端安裝有搖臂，搖臂的下端安裝有抓手支架，抓手支架套裝在滑塊的外部，滑塊的末端安裝有吸附磁鐵；橫梁的下端還安裝有變頻器。該種結(jié)構(gòu)的機(jī)械手雖然智能化程度高，但只能進(jìn)行上下、前后位置變換，自由度較為有限，不能滿足貨物的搬運(yùn)、裝卸的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種能任意方位抓取搬運(yùn)貨物、結(jié)構(gòu)簡單、智能化程度高的多自由度裝卸機(jī)械手，它能夠較好的解決倉庫、車輛、堆場等可活動空間較小場所對貨物搬運(yùn)與裝卸不便的問題。

為解決上述問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

多自由度裝卸機(jī)械手，包括水平直線移動機(jī)構(gòu)和機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)，還包括水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，所述水平直線移動機(jī)構(gòu)包括水平滑軌、底盤和用于驅(qū)動底盤移動的第一驅(qū)動裝置，所述底盤安裝于水平滑軌上；所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括中心軸、轉(zhuǎn)臺和第二驅(qū)動裝置，所述中心軸的下端固裝于底盤上、其上端通過水平齒輪盤與轉(zhuǎn)臺軸接，所述轉(zhuǎn)臺與第二驅(qū)動裝置連接、并在第二驅(qū)動裝置的作用下繞中心軸轉(zhuǎn)動；所述機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)臺的上方、且在轉(zhuǎn)臺與機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)之間設(shè)有一垂直升降機(jī)構(gòu)。

上述方案中，所述機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)包括伸縮臂固定架、伸縮臂、機(jī)械爪、伸縮桿和與伸縮桿連接的第三驅(qū)動裝置，伸縮臂的一端安裝于伸縮臂固定架的滑槽內(nèi)、其另一端與機(jī)械爪連接，伸縮桿的一端與伸縮臂固定架連接、其另一端固接于伸縮臂的前端，機(jī)械爪上連接有用于控制機(jī)械爪張合的控制器。

上述方案中，進(jìn)一步地，所述垂直升降機(jī)構(gòu)可包括豎直導(dǎo)向軌、升降桿和與升降桿連接的第四驅(qū)動裝置，升降桿的下端固裝于轉(zhuǎn)臺上、其頂端支撐在伸縮臂固定架的底部，豎直導(dǎo)向軌的一端固裝于轉(zhuǎn)臺上、其另一端穿過伸縮臂固定架的殼體。

上述方案中，第三驅(qū)動裝置和第四驅(qū)動裝置均為電機(jī)或液壓缸，即伸縮桿與升降桿的伸縮動作通過電機(jī)或液壓缸的驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)。

上述方案中，為了防止底盤在水平直線移動時滑出水平滑軌，可在水平滑軌的兩端均設(shè)有限位塊。

上述方案中，所述第二驅(qū)動裝置可以為步進(jìn)電機(jī)，能夠驅(qū)動轉(zhuǎn)臺在水平方向的旋轉(zhuǎn)0-360度。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過設(shè)置的水平直線移動機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)整個機(jī)械手的水平直線移動，通過水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪的水平全方位的移動，通過垂直升降機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪的上下位置的移動，而通過機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)機(jī)械爪自身的伸縮抓取動作。本結(jié)構(gòu)的機(jī)械手具有上下、左右以及水平360度的轉(zhuǎn)動自由度，能夠?qū)ω浳镞M(jìn)行任意水平方位角度的抓取，結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、智能化程度高，適用于活動空間較小的倉庫、貨運(yùn)車輛以及堆場等小型場地中，省事省力，有利于推廣。

附圖說明

圖1為本多自由度裝卸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為所述伸縮抓取機(jī)構(gòu)在收縮狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為所述伸縮抓取機(jī)構(gòu)在伸長狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖號標(biāo)號為：1、水平滑軌；2、底盤；3、中心軸；4、轉(zhuǎn)臺；5、升降桿；6、豎直導(dǎo)向軌；7、伸縮桿；8、伸縮臂固定架；9、伸縮臂；10、機(jī)械爪；11、限位塊。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，多自由度裝卸機(jī)械手，包括水平直線移動機(jī)構(gòu)和機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)，還包括水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。水平直線移動機(jī)構(gòu)包括水平滑軌1、底盤2和用于驅(qū)動底盤2移動的第一驅(qū)動裝置，所述底盤2安裝于水平滑軌1上。在水平滑軌1的兩端均設(shè)有限位塊11。本實(shí)施例中，所第一驅(qū)動裝置可以為小型馬達(dá)或電機(jī)，當(dāng)然也可以無需設(shè)置驅(qū)動裝置，由人工推動平臺在水平滑軌上移動也可。

所述水平旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包括中心軸3、轉(zhuǎn)臺4和第二驅(qū)動裝置，所述中心軸3的下端固裝于底盤2上、其上端通過水平齒輪盤與轉(zhuǎn)臺4軸接，所述轉(zhuǎn)臺4與第二驅(qū)動裝置連接、并在第二驅(qū)動裝置的作用下繞中心軸3轉(zhuǎn)動。本實(shí)施例中，所述第二驅(qū)動裝置為步進(jìn)電機(jī)，該步進(jìn)電機(jī)通過其內(nèi)部的控制器能夠驅(qū)動轉(zhuǎn)臺4在水平方向的旋轉(zhuǎn)0-360度。具體可在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上連接一減速裝置，減速裝置再與水平齒輪盤連接。

所述機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)安裝于轉(zhuǎn)臺4的上方、且在轉(zhuǎn)臺4與機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)之間設(shè)有一垂直升降機(jī)構(gòu)。所述機(jī)械手伸縮機(jī)構(gòu)包括伸縮臂固定架8、伸縮臂9、機(jī)械爪10、伸縮桿7和與伸縮桿7連接的第三驅(qū)動裝置，伸縮臂9的一端安裝于伸縮臂固定架8的滑槽內(nèi)、其另一端與機(jī)械爪10連接，伸縮桿7的一端與伸縮臂固定架8連接、其另一端固接于伸縮臂9的前端。機(jī)械爪10上連接有用于控制機(jī)械爪10張合的控制器。如圖2所示，為伸縮抓取機(jī)構(gòu)在收縮狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖3所示，為伸縮抓取機(jī)構(gòu)在伸長狀態(tài)下的結(jié)構(gòu)示意圖。

所述垂直升降機(jī)構(gòu)包括豎直導(dǎo)向軌6、升降桿5和與升降桿5連接的第四驅(qū)動裝置，升降桿5的下端固裝于轉(zhuǎn)臺4上、其頂端支撐在伸縮臂固定架8的底部；豎直導(dǎo)向軌6的一端固裝于轉(zhuǎn)臺4上、其另一端穿過伸縮臂固定架8的殼體。

本實(shí)施例中，第三驅(qū)動裝置和第四驅(qū)動裝置均為電機(jī)或液壓缸。

本發(fā)明在工作時，1)首先根據(jù)貨物的實(shí)際擺放位置，打開第一驅(qū)動裝置，底盤2在水平滑軌1上水平移動；再控制第二驅(qū)動裝置，使轉(zhuǎn)臺4繞繞中心軸3轉(zhuǎn)動至合適角度；然后啟動第四驅(qū)動裝置，使升降桿5將伸縮臂固定架8提升至貨物所在的高度；接著控制第三驅(qū)動裝置工作，使伸縮桿7做伸縮運(yùn)動，從而帶動伸縮臂9做伸縮動作，使機(jī)械爪10移至貨物位置；最后，通過控制器對貨物進(jìn)行抓取；2)在步驟1)完成對貨物的抓取后，按通過控制相應(yīng)的驅(qū)動裝置，將貨物搬運(yùn)/放至指定位置，即完成對貨物的短距離搬運(yùn)或裝卸工作。

以上僅為說明本發(fā)明的實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。