一种工业机器人的抓取装置及其方法与流程

本发明涉及机器人夹头，尤其涉及一种工业机器人的抓取装置及其方法。

背景技术：

1、工业机器人是广泛用于工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，具有一定的自动性，可依靠自身的动力能源和控制能力实现各种工业加工制造功能，机械臂作为执行机构模块的重要部分，机械臂的设计要在满足可执行的条件下，具有较高的灵活性，能够满足工作空间的需求。机械臂本体的形态各异，但绝大多数由若干关节和连杆连接而成。以常用的6轴垂直串联型工业机器人为例，其运动主要包括整体回转(腰关节)、下臂摆动(肩关节)、上臂摆动(肘关节)、腕回转和弯曲(腕关节)、末端执行器抓取等；由于机械臂的结构、用途和要求不同，机器人的性能也有所不同；机械臂的主要技术参数有控制轴数(自由度)、承载能力、工作范围(作业空间)、运动速度、位置精度等；

2、在实现机器人抓取的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

3、(1)被抓取物在被抓取后移动的过程中，抓取的力度过大被抓取物容易发生损坏，抓取的力度过小，容易发生脱落；

4、(2)在物品被抓取后，无法改变被抓取物与抓取装置的夹头的相对位置，当被抓取物的放置位置过于狭小，这就造成抓取装置无法进入该位置将被抓取物放下。

技术实现思路

1、本发明的实施例提供一种工业机器人的抓取装置及其方法，至少解决被抓取物在夹持过程中完整性以及无法满足多场景应用的技术问题；

2、为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

3、一方面，本发明实施例提供了一种工业机器人的抓取装置，对被夹持物进行抓取，包括机械臂和抓取机构，所述机械臂至少具有六个方向自由度，所述机械臂的末端具有快换接头；所述抓取机构沿z轴方向具有一个连接器，所述连接器与所述快换接头相匹配，使得所述机械臂驱动所述抓取机构移动；

4、所述抓取机构包括一个基座、一组夹持机构以及至少一个纵向滑动机构，所述纵向滑动机构至少具有两个沿y轴方向可发生相对位移的滑块，一组所述夹持机构具有两个平行且可发生相对位移的主夹板，所述主夹板与所述滑块同步连接，沿两个所述主夹板彼此的朝向面设置可伸缩的副夹单元，每个所述副夹单元具有一个副夹板，两个相对的副夹板可发生相对位移，每个所述副夹板均具有一个夹持面以及背离所述夹持面的支撑面，两个相对的副夹板的夹持面在所述副夹板的位移行程极限值时可发生接触，沿所述夹持面的z轴方向设置至少两个第一吸盘，两个相对副夹板的所述第一吸盘吸附被夹持物。

5、本发明实施例提供的工业机器人的抓取装置，通过机械臂驱动抓取机构移动至被夹持物周围，使被夹持物位于抓取机构的夹持范围内，驱动两个平行且可发生相对位移的主夹板向靠近彼此的方向移动，直至副夹板与被夹持物紧密接触，实现一次夹持固定，在通过第二电缸驱动副夹板对被夹持物进行二次夹持固定，副夹板的夹持面的第一吸盘对被夹持物进行吸附固定，大大的提升了被夹持物在夹持移动过程中的稳定性以及避免抓取的力度过大被抓取物容易发生损坏，抓取的力度过小，容易发生脱落，从而保证被夹持物的完整性。

6、在一种可能的结构设计中，所述纵向滑动机构包括轨道和第一电缸，所述轨道沿所述基座的y轴方向设置，所述滑块沿所述轨道的长度方向上移动；两个所述第一电缸沿所述基座的y轴方向相对设置，且通过固定座安装在所述基座的侧面，所述第一电缸的驱动端通过条形框与所述滑块背离所述轨道的一面固定连接。开启第一电缸后第一电缸通过条形框驱动滑块沿着轨道的长度方向移动，主夹板也随之移动，实现主夹板之间的相向夹持或远离卸货。

7、在一种可能的结构设计中，所述所述副夹单元还包括导套和导杆，至少两个导套沿所述副夹板在所述主夹板y轴方向投影处相对设置；至少两个所述导杆的一端沿所述支撑面的z轴方向相对设置，至少两个所述导杆的另一端穿插在相对位置的所述导套中。导杆和导套的配合对副夹板的运动轨迹进行限定，从而提升副夹板在移动过程中的稳定性。

8、在一种可能的结构设计中，所述抓取机构还包括横向移动机构，所述横向移动机构包括凹形框、丝杠和滑台，所述凹形框沿x轴垂直于所述主夹板的方向设置，所述凹形框的一侧末端安装有第一电机；所述丝杠沿所述凹形框的长度方向设置，所述丝杠的一端通过联轴器与所述第一电机的输出端连接，所述丝杠的另一端通过轴承与所述凹形框转动连接；所述滑台的内壁与所述丝杠螺纹咬合连接，所述滑台在z轴方向具有滑槽面以及背离所述滑槽面的安装面，所述滑槽面与所述凹形框滑动连接。

9、进一步地，所述夹持机构还包括横板，所述横板的一端与所述条形框连接，所述横板的另一端与所述主夹板连接，且所述横板与所述主夹板垂直；沿平行于所述横板的方向在所述主夹板的侧面安装横框，所述横框通过升降机构与横向移动机构连接。实现横向移动机构在z轴方向的移动。

10、更进一步地，沿垂直所述滑台的安装面的方向安装角度转换机构，所述角度转换机构可使被夹持物相对于所述主夹板沿xz平面旋转，实现被夹持物角度的转换。

11、在一种可能的结构设计中，所述角度转换机构包括台座、第二电机和转台，所述台座沿z轴方向安装在所述安装面上，所述台座具有正面和背面；所述第二电机沿垂直于所述台座背面的方向设置，所述第二电机的输出端通过联轴器同步连接有第一齿轮，所述第一齿轮沿z轴方向啮合连接有第二齿轮，所述第一齿轮和所述第二齿轮的外部包裹安装有罩板；所述转台的一端沿垂直于所述第二齿轮的方向与所述第二齿轮同步连接，所述转台的另一端贯穿所述台座，沿所述台座另一端的端面圆周等距分布有至少三个第二吸盘。当被夹持物移动的目标位置过于狭小时，由于主夹板尺寸大不能进入该区域，此时，需要横向移动机构和角度转换机构进行配合，角度转换机构将被夹持物体吸附固定，然后通过升降机构调整被夹持物的高度，使其与目标区域位置高度一致，再通过横向移动机构将被夹持物沿x轴方向相对于主夹板移动至目标位置，第二吸盘停止工作与被夹持物分离，实现被夹持物在狭小空间内的移动。

12、本发明另一方面实施例还提供了一种工业机器人的抓取方法，包括上面技术方案所述的抓取装置，包括：

13、控制所述机械臂驱动所述抓取机构移动至被夹持物体自身的可夹持位置，使被夹持物体位于所述抓取机构中至少两个的主夹板相对设置而形成的夹持空间内；

14、开启所述第一电缸，驱动至少两个主夹板向靠近彼此的方向移动，直至所述副夹板与被夹持物体紧密贴合，完成一次夹持；

15、开启所述第二电缸，驱动至少两个所述副夹板向靠近彼此的方向移动，直至所述第一吸盘与所述被夹持物体紧密贴合，完成二次夹持；

16、将所述第一吸盘与吸气泵连接，开启吸气泵，所述第一吸盘对被夹持物进行吸附固定，控制所述机械臂将所述被夹持物移动至目标位置。

17、进一步地，当被夹持物相对于所述主夹板需要被翻转时，将所述第一吸盘停止工作，将所述第二吸盘与吸气泵连接，开启吸气泵，所述第二吸盘对被夹持物进行吸附固定，开启所述第二电机，所述第二电机通过所述第一齿轮带动所述第二齿轮旋转，所述第二齿轮通过转台驱动所述被夹持物翻转，直至翻转至所需角度。

18、进一步地，当被夹持物相对于所述主夹板需要沿x轴或z轴方向移动时，开启第一电机，所述第一电机驱动所述丝杠旋转，所述滑台沿x轴方向移动，被夹持物也随之移动，再开启升降机构，所述升降机构驱动被夹持物沿z轴方向移动。