一种机器人手爪及其斜针运动装置的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种斜针运动装置。本发明还涉及一种包括上述斜针运动装置的机器人手爪。


背景技术：

2.随着技术的发展，香烟已经实现了自动化生产。生产过程中需要采用手爪等设备完成烟叶的上下料。现有技术中，手爪通常采用类似于码垛手抓的结构抓取烟叶。抓取过程中，码垛手抓之间的烟叶形成“桥”，从而避免烟叶下落。但码垛手抓的两抓之间距离较大，烟叶所形成的“桥”稳定性差。因而抓取烟叶时会有大量烟叶从码垛手抓中落下，这会造成生产场地比较杂乱，无法达到指定的效果。
3.因此，如何改善手爪抓取烟叶的效果是本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种斜针运动装置，其通过斜针插入烟叶内部，斜针之间的距离较小，能够缩短“桥”的长度，进而改善抓取效果。本发明的另一目的是提供一种包括上述斜针运动装置的机器人手爪。
5.为实现上述目的，本发明提供一种斜针运动装置，包括安装架和斜针架，所述斜针架的下侧面设有多根相互平行、且与所述斜针架之间的下侧面具有预设角度的斜针，所述安装架安装有用以带动所述斜针架沿平行所述斜针的方向上下移动的驱动机构，所述驱动机构的移动端与所述斜针架相连，所述预设角度小于90
°
。
6.优选地，所述驱动机构为驱动气缸，所述安装架包括固定设置的安装板和与所述安装板固定连接的气缸固定板，所述驱动气缸的缸筒与所述气缸固定板固定连接，所述驱动气缸的活塞与所述斜针架固定连接。
7.优选地，所述安装架和斜针架之间还设有平行所述驱动气缸的导向机构。
8.优选地，所述导向机构包括导向套筒和导向杆，所述安装架还包括导向固定板，所述导向套筒与所述导向固定板固定连接，所述导向杆与所述斜针架固定连接，所述导向套筒中设有平行所述驱动气缸的通孔，所述导向杆与所述通孔间隙配合。
9.优选地，所述导向机构为4个，且在所述驱动气缸外周呈矩形分布。
10.优选地，所述斜针呈三列分布在所述斜针架的下侧面，同一列中的全部所述斜针位于同一垂直所述斜针架的平面内。
11.本发明还提供了一种机器人手爪，包括上述任意一种所述的斜针运动装置，还包括用以固定所述斜针运动装置的固定机构，所述安装架与所述固定架相连，所述斜针运动装置为两套，二者分别为第一斜针运动装置和第二斜针运动装置，不同所述斜针运动装置中的所述斜针所在直线相交或异面。
12.优选地，两套所述斜针运动装置的斜针均在其所在斜针架的下侧面呈m行、n列的矩阵分布，其中m和n均为大于1的整数，全部斜针列所在平面相互平行、且垂直其所在斜针
架的下侧面。
13.优选地，两套所述斜针运动装置均以靠近另一所述斜针运动装置的一行为第1行，当两套所述斜针运动装置的所述驱动机构下移至最底端时，所述第一斜针运动装置第i行的斜针底端与所述第二斜针运动装置第m
‑
i 1行的斜针底端位于同一直线上，i为小于或等于m的正整数。
14.优选地，所述固定机构包括固定架和至少两根立柱，所述立柱的上端与所述安装架相连，两所述斜针运动装置的所述安装架均与所述固定架固定连接。
15.优选地，所述固定机构还包括用以清除所述斜针上的物料的清针架，所述清针架位于两所述斜针运动装置的所述斜针架的下方，所述清针架中设有n条固定清针槽，所述斜针运动装置的斜针列一一对应地插入所述固定清针槽中。
16.本发明所提供的斜针运动装置，包括安装架和斜针架，斜针架的下侧面设有多根相互平行、且与斜针架之间的下侧面具有预设角度的斜针，安装架安装有用以带动斜针架沿平行斜针的方向上下移动的驱动机构，驱动机构的移动端与斜针架相连，预设角度小于90
°
。
17.斜针运动装置工作时，驱动机构推动斜针架下移，进而带动斜针下移。斜针向下插入烟叶中，进而将斜针与斜针架之间的烟叶以及斜针外侧粘连的烟叶一同抓起。由于斜针为多根，两相邻的斜针之间距离较小，因而相邻的斜针之间的烟叶所形成的“桥”的长度也较短。“桥”的稳定性更高，进而能够减少烟叶下落，提高抓取效果。
18.本发明还提供了一种机器人手爪，机器人手爪中设置了两套斜针运动装置，两套斜针运动装置的驱动机构推动两斜针架下移。两套斜针运动装置斜针可交叉将烟叶托起，进一步提高抓取效果，减少烟叶下落。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明所提供的斜针运动装置的结构示意图；
21.图2为图1中斜针运动装置的主视图；
22.图3为图1中斜针运动装置的侧视图；
23.图4为图1中斜针运动装置的俯视图；
24.图5为本发明所提供的机器人手爪的结构示意图；
25.图6为图5中机器人手爪的主视图；
26.图7为图5中机器人手爪的侧视图；
27.图8为图5中机器人手爪的俯视图。
28.其中，图1至图3中的附图标记为：
29.安装架1、驱动气缸2、斜针3、斜针架4、导向机构5、固定架6、支撑柱7、安装块8、清针架9、安装板11、导向固定板12、气缸固定板13、连接板61、固定清针槽91。
具体实施方式
30.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。
31.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
32.请参考图1至图8，图1为本发明所提供的斜针运动装置的结构示意图；图2为图1中斜针运动装置的主视图；图3为图1中斜针运动装置的侧视图；图4为图1中斜针运动装置的俯视图；图5为本发明所提供的机器人手爪的结构示意图；图6为图5中机器人手爪的主视图；图7为图5中机器人手爪的侧视图；图8为图5中机器人手爪的俯视图。
33.本发明所提供的斜针运动装置，结构如图1至图4所示，包括安装架1、斜针架4和驱动机构。其中，安装架1固定设置，驱动机构的固定端与安装架1相连，驱动机构的移动端与斜针架4相连。斜针架4的下侧面设有多根斜针3。全部斜针3相互平行，且斜针3与斜针架4之间的下侧面具有预设角度。预设角度小于90
°
，通常预设角度取值范围为30
°
至60
°
。当然用户也可根据需要自行确定预设角度的数值，在此不做限定。驱动机构能够带动斜针架4上下移动，移动方向平行斜针3。驱动机构推动斜针架4下移时，斜针3插入烟叶中，以便进行烟叶的抓取。驱动机构可参考气缸、液压缸或电动伸缩杆等。
34.可选的，本技术的一种具体实施方式中，驱动机构为驱动气缸2。安装架1包括安装板11和气缸固定板13。如图1所示，安装架1包括两块平行设置的安装板11。气缸固定板13垂直安装板11和驱动气缸2，气缸固定板13的两端分别与两块安装板11固定连接。驱动气缸2的缸筒与气缸固定板13固定连接。斜针架4的上侧面设有第一连接块，驱动气缸2的活塞与第一连接块固定连接。具体的，第一连接块具有朝向驱动气缸2、且与驱动气缸2垂直的支撑面，第一连接块中具有平行驱动气缸2的第一插接孔。驱动气缸2的活塞插入第一插接孔中，并与插接孔通过螺纹连接、过盈配合等方式相连。同时活塞外周设置支撑套，支撑套与支撑面相抵，便于推动斜针架4移动。
35.可选的，为保证驱动气缸2带动斜针架4平稳移动，安装架1和斜针架4之间还设有平行驱动气缸2的导向机构5。驱动气缸2伸缩时，导向机构5能够随之伸缩。斜针架4升降的过程中，导向机构5能够承受斜针架4产生的弯矩，降低驱动气缸2上的负荷。同时，导向机构5与驱动气缸2配合实现斜针架4的多点支撑，保证斜针架4上下移动过程中始终保持同一角度。
36.可选的，导向机构5包括导向套筒和导向杆。如图1和图3所示，导向套筒中具有，导向杆与通孔间隙配合。安装架1还包括导向固定板12，导向套筒与导向固定板12固定连接，导向杆与斜针架4固定连接。具体的，斜针架4的上侧面设有第二连接块，导向杆通过第二连接块与斜针架4相连。第二连接块的结构可参考第一连接块。驱动气缸2带动斜针架4升降时，斜针架4带动导向杆伸缩。同时，通孔的内侧壁对导向杆的移动方向进行限位，保证导向杆始终沿平行驱动气缸2的方向移动。
37.可选的，如图1所示，导向机构5为4个，且在驱动气缸2外周呈矩形分布。当然用户也可根据需要自行设置导向机构5的数量和分布方式，在此不做限定。
38.可选的，如图1至图4所示，斜针3呈3列分布在斜针架4的下侧面，每列斜针3包括5根斜针3，同时斜针3排列成5行。同一列中的全部斜针3位于同一垂直斜针架4的平面内。斜针架4下移可将15根斜针3全部插入烟叶内。当然，用户也可根据需要自行设置斜针3的数量和分布方式，在此不做限定。
39.本实施例中，斜针运动装置在斜针架4的下侧面设置了斜针3，驱动气缸2带动斜针架4下移，进而将斜针3插入烟叶内。斜针3之间的距离较小，因而更固定烟叶。另外，斜针3倾斜设置，可对烟叶施加竖直向上的作用力，减少烟叶的掉落。
40.本发明还提供了一种机器人手爪。如图5至图8所示，机器人抓手包括上述任意一种的斜针运动装置。具体的，机器人手爪包括两套斜针运动装置，不同斜针运动装置中的斜针3所在直线相交或异面。当两套斜针运动装置的斜针架4移动至最下端时，两套斜针运动装置的斜针3交叉。如图7所示，斜针3交叉后形成v型的支撑结构。烟叶位于支撑结构的上方，能够减少烟叶的下落。
41.另外，机器人手爪还包括固定机构，两套斜针运动装置均与固定机构相连。具体的，固定机构与安装架1相连实现斜针运动装置的固定。两套斜针运动装置在固定机构中对称分布，二者将斜针3插入烟叶中时会受到烟叶的反作用力。该反作用力作用在固定机构上产生的合力竖直向上，进而降低了固定机构发生变形的可能性。
42.可选的，两套斜针运动装置的斜针3均在其所在斜针架4的下侧面呈m行、n列的矩阵分布，其中m和n均为大于1的整数。如图1或图5所示，斜针运动装置中的斜针3形成5行3列的矩阵。两套斜针运动装置中全部斜针3列所在平面相互平行，且斜针3列所在平面垂直其所在斜针架4的下侧面。当然用户可根据需要自行设定矩阵的行数和列数，斜针3也可采用其他的分布形式，在此不做限定。
43.可选的，两套斜针运动装置分别为第一斜针运动装置和第二斜针运动装置，二者均以靠近另一斜针运动装置的一行为第1行。当两套斜针运动装置的驱动机构都下移至最底端时，第一斜针运动装置第i行的斜针3底端与第二斜针运动装置第m
‑
i 1行的斜针3底端位于同一直线上，i为小于或等于m的正整数。需要说明的是，斜针3底端位于同一直线上并非要求斜针3底端严格按照几何意义上的直线排列，斜针3底端仅需沿一条具有预设宽度的直线排列即可。预设宽度可根据用户的需要自行设定，在此不做限定。
44.可选的，如图5至图8所示，固定机构包括固定架6和支撑柱7，支撑柱7的上端与安装架1相连，两斜针运动装置的安装架1均与固定架6固定连接。具体的，本技术的一种具体实施方式中，支撑柱7为4根，两套斜针运动装置共具有4块安装板11。每根支撑柱7的上端设有一块安装块8，安装块8与安装板11之间通过螺栓连接。固定架6包括两根横梁，每根横梁的两端都设置有连接板61，连接板61与安装板11的上端面通过螺栓连接。两根横梁之间通过纵梁、纵向固定板等进行连接。固定架6和支撑柱7均与安装板11固定连接，从而将斜针运动装置固定在固定机构中。当然，用户也可根据需要采用其他结构的固定机构，在此不做限定。
45.可选的，当两斜针运动装置的驱动机构带动与其相连的斜针架4上升时，两斜针架4向不同的方向移动。两套斜针运动装置的斜针3对烟叶施加方向不同的作用力，因而能够将斜针3抽出。但部分碎叶仍会附着在斜针3上，为清除写真上的碎叶，固定机构还包括清针架9。如图5所示，清针架9位于两斜针运动装置的斜针架4的下方。清针架9中设有n条固定清
针槽91，固定清针槽91的位置与斜针运动装置中的斜针3列相对应。斜针运动装置的斜针3列一一对应地插入固定清针槽91中，在斜针3从烟叶中抽出时，固定清针槽91可将斜针3上附着的碎叶刮下。
46.本实施例中，机器人手爪包括两套斜针运动装置，二者对称设置。在斜针3移动至最下端时，斜针3之间形成v型的支撑结构，通过支撑结构将烟叶托起。机器人手爪抓取烟叶时，在斜针3的支撑下烟叶下落量大量降低，显著提高了抓取效果。
47.需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
48.以上对本发明所提供的机器人手爪及其斜针运动装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。