适用于钢板工件搬运的机器人夹具及其机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人领域，且特别涉及一种适用于钢板工件搬运的机器人夹具及其机器人。


背景技术：

2.随着科技的不断发展和进步，工程机械行业的自动化水平也在不断的提升，工厂使用越来越多的机械手代替人工进行产品的批量生产作业，机械手能够帮助加工项目进行自动、连续、高效地生产，既可以节约成本，又可以保证摆放的一致性，极大程度上提高了制造效率和水平。
3.多种尺寸的平面钢板工件的搬运关系到生产安全以及效率。现有工厂中，部分工厂数靠人工搬运，不仅劳动强度大，效率低，而且伴随着安全隐患；部分工厂采用机械手携带非柔性夹具搬运平面钢板工件，现有机械手对上料高度和工件的平整性有要求，如果上料高度不一致或待抓取平面钢板工件水平方向有角度倾斜，非柔性夹具容错率很低，在生产中极易造成事故，无法进行安全高效的搬运。
4.因此，如何提供一种能够适应上料高度不一致的机器人夹具，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为了解决至少部分上述技术问题，本实用新型提供一种适用于钢板工件搬运的机器人夹具，其能够根据目标钢板的厚度调整伸缩结构的收缩距离，在生产过程中，适应不同的上料高度，提高机械夹具的容错性，提升使用机械手进行目标钢板搬运的稳定性和可靠性，所述机器人夹具包括：
6.连接件和可伸缩吸附部；所述可伸缩吸附部包含夹具固定板、物体吸附组件以及连接所述夹具固定板和所述物体吸附组件的伸缩结构；所述连接件用于连接所述夹具固定板和控制所述机器人夹具的机器人；
7.所述物体吸附组件用于在所述机器人夹具处于第一工作状态的情况下吸附目标钢板，以及用于在所述机器人夹具处于第二工作状态的情况下释放所述目标钢板；
8.其中，所述伸缩结构在所述第一工作状态下的收缩距离与所述目标钢板的厚度匹配。
9.在某些实施方式中，所述夹具固定板上设置有连接螺孔和通孔；
10.所述连接件通过螺纹钉固定至所述连接螺孔中；
11.所述伸缩结构的一端通过所述通孔与所述夹具固定板固定，以及所述伸缩结构的另一端与所述物体吸附组件固定。
12.在某些实施方式中，所述物体吸附组件包括：
13.电永磁吸盘固定板；
14.固定设置在所述电永磁吸盘固定板下端面的电永磁吸盘；
15.所述电永磁吸盘在处于所述第一工作状态的情况下，通过接入第一方向的电流对所述目标钢板进行吸附；以及所述电永磁吸盘在处于所述第二工作状态的情况下，通过接入第二方向的电流对所述目标钢板进行释放；
16.其中，所述第二方向的电流和所述第一方向的电流的方向相反。
17.在某些实施方式中，所述伸缩结构包括多个，每个所述伸缩结构包括：导向轴和弹性部件；所述导向轴包括导向轴支座和与所述导向轴支座一体成型的轴体，所述轴体贯穿所述通孔，所述导向轴支座的尺寸大于所述通孔尺寸；所述弹性部件的一端套设在在所述轴体上，另一端与所述电永磁吸盘固定板连接；
18.在所述弹性部件沿弹性伸缩方向发生弹性形变的情况下，所述导向轴沿所述通孔的轴线方向移动。
19.在某些实施方式中，所述伸缩结构还包括：设置于所述导向轴支座和所述夹具固定板之间的导向轴限位块，所述导向轴限位块上开设有限位通孔，所述轴体贯穿所述限位通孔和所述通孔；
20.所述导向轴限位块用于对所述导向轴在所述通孔中的移动位置进行限位。
21.在某些实施方式中，所述伸缩结构还包括设置于所述导向轴和所述导向轴限位块之间的直线轴承；
22.所述直线轴承用于约束所述导向轴的移动方向。
23.在某些实施方式中，所述导向轴限位块通过固定件固定在所述夹具固定板上。
24.在某些实施方式中，所述弹性部件包括矩形弹簧。
25.在某些实施方式中，所述连接件为法兰连接件，所述法兰连接件通过螺栓连接至所述机器人上。
26.本实用新型另一方还提供一种机器人，其包括机械臂和上述机器人夹具，所述机器人夹具通过连接件与所述机器人的机械臂连接。
27.本实用新型实施例所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具至少具有如下之一的有益效果：
28.本实用新型所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具，包括连接件和可伸缩吸附部，可伸缩吸附部包含夹具固定板、物体吸附组件以及连接夹具固定板和物体吸附组件的伸缩结构，连接件用于连接夹具固定板和控制机器人夹具的机器人，物体吸附组件用于吸附目标钢板，可伸缩吸附部能够根据目标钢板的厚度情况调整其自身的伸缩距离。在进行目标钢板搬运时，当目标钢板的厚度相对于预设厚度变厚，即上料高度变高，可伸缩吸附部的收缩距离增大，适应性吸附目标钢板，当目标钢板的厚度相对于预设厚度变薄，即上料高度变低，可伸缩吸附部的伸长距离增大，适应性吸附目标钢板。本实用新型所述的机器人电永磁柔性夹具，对目标钢板厚度的适应性强，在生产过程中，适应不同的上料高度，提高机械夹具的容错性，提升使用机械手进行目标钢板搬运的稳定性和可靠性。
29.本实用新型所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具，其伸缩结构包括导向轴和弹性部件，导向轴支座的尺寸大于通孔尺寸，导向轴支座卡设在夹具固定板的上部，当伸缩结构需要根据目标钢板进行调整时，可以通过一下一种或多种方式，一是弹性部件的一端可活动地设置在轴体上，在轴体的长度范围内，通过弹性部件的一端套设在轴体上的位置的变化来适应目标钢板的厚度；二是导向轴支座的不可以通过通孔，导向轴的轴体可以在
夹具固定板通孔中上下活动，可以通过轴体在通孔的上下活动，改变夹具固定板和物体吸附组件之间的相对距离，实现适应目标钢板厚度变化的目的；三是通过弹性部件自身的弹性形变，改变夹具固定板和物体吸附组件之间的相对距离，实现适应目标钢板厚度变化的目的；上述三种情况可以同时发生。也可以至少发生一种，来实现与目标钢板的厚度相匹配的目的。本实用新型所述的机器人电永磁柔性夹具，对目标钢板厚度的适应范围大，抓取出错率低，提高运输效率。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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实用新型的一些具体实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
31.图1是本实用新型其中一个实施方式中所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具的第一结构示意图。
32.图2是本实用新型其中一个实施方式中所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具的第二结构示意图。
33.图3是本实用新型其中一个实施方式中所述的适用于钢板工件搬运的机器人夹具的第三结构示意图。
34.附图标记：
35.1代表连接件，2代表夹具固定板，3代表可伸缩吸附部，31代表导向轴，311代表导向轴支座，312代表轴体，32代表导向轴限位块，33代表弹性部件，34代表直线轴承，4代表物体吸附组件，41代表电永磁吸盘固定板，42代表电永磁吸盘，5代表目标钢板。
具体实施方式
36.现详细说明本实用新型的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本实用新型的限制，而应理解为是对本实用新型的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
37.应理解本实用新型中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本实用新型。另外，对于本实用新型中的数值范围，应理解为具体公开了该范围的上限和下限以及它们之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本实用新型内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
38.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本实用新型所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本实用新型仅描述了优选的方法和材料，但是在本实用新型的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
39.在不背离本实用新型的范围或精神的情况下，可对本实用新型说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
40.关于本文中所使用的“和/或”，包括所述事物的任一或全部组合。
41.以下通过具体实施方式，并结合附图对本实用新型作进一步说明。
42.本实用新型提供一种适用于钢板工件搬运的机器人夹具，图1表示机器人夹具未吸附目标钢板时的结构示意图，图2表示机器人夹具吸附标准厚度目标钢板时的结构示意图，图3表示机器人夹具吸附厚度增大的目标钢板时的结构示意图，其中机器人夹具包括：
43.连接件1和可伸缩吸附部3；可伸缩吸附部3包含夹具固定板2、物体吸附组件4以及连接夹具固定板2和物体吸附组件4的伸缩结构；连接件1用于连接夹具固定板2和控制机器人夹具的机器人；
44.物体吸附组件4用于在机器人夹具处于第一工作状态的情况下吸附目标钢板5，以及用于在机器人夹具处于第二工作状态的情况下释放目标钢板5；
45.其中，伸缩结构在第一工作状态下的收缩距离与目标钢板5的厚度匹配。
46.具体实施例中，如图1所示，该机器人夹具处于未使用状态，连接件1一端连接至机器人上，连接件1的另一端连接至夹具固定板2上，物体吸附组件4未吸附目标钢板5，伸缩结构处于自然状态。
47.具体实施例中，如图2所示，该机器人夹具的物体吸附组件4吸附目标钢板5，且目标钢板5的厚度为标准的预定厚度，连接件1在机器人的控制下运动至目标钢板5上方的预定位置处，物体吸附组件4的位置与目标钢板5的厚度相匹配，弹性部件33不需要弹性形变，物体吸附组件4便可以完成目标钢板5的吸附。
48.具体实施例中，如图3所示，该机器人夹具的物体吸附组件4吸附目标钢板5，且目标钢板5的厚度大于标准的预定厚度，连接件1在机器人的指挥下运动至目标钢板5上方的预定位置处，因为械化作业的重复性，要求机械动作具有精准性，一般要求在吸附目标钢板5时连接件1的位置不发生变化，在目标钢板5的厚度增加的情况下，吸附目标钢板5时物体吸附组件4的位置需要上移，弹性部件33会受到物体吸附组件4向上的作用力，这样，尽管目标钢板5的厚度增加，仍然可以使得连接件1的位置不变，从而满足机械化作业的要求。
49.示例性地，夹具固定板2上设置有连接螺孔和通孔；连接件1通过螺纹钉固定至连接螺孔中；伸缩结构的一端通过通孔与夹具固定板2固定，以及伸缩结构的另一端与物体吸附组件4固定。利用螺纹钉，将连接件1固定至夹具固定板2上，便于连接安装，且连接件1与夹具固定板2连接牢固，保证生产安全性。伸缩结构一端通过夹具固定板2上的通孔，可活动地连接在夹具固定板2上，伸缩结构的另一端和物体吸附组件4固定，在吸附目标钢板5时，固定在连接件1上的夹具固定板2的位置固定不变，伸缩结构在通孔中上下活动，调整物体吸附组件4与夹具固定板2之间的间距，适应目标钢板5厚度的变化，完成对不同厚度目标钢板5的夹取。
50.具体实施例中，物体吸附组件4可以有多种实施方案，实现对目标钢板5的吸附。例如，物体吸附组件4包括：电永磁吸盘固定板41；固定设置在电永磁吸盘固定板41下端面的电永磁吸盘42；电永磁吸盘42在处于第一工作状态的情况下，通过接入第一方向的电流对目标钢板5进行吸附；以及电永磁吸盘42在处于第二工作状态的情况下，通过接入第二方向的电流对目标钢板5进行释放；其中，第二方向的电流和第一方向的电流的方向相反。伸缩结构的另一端固定在电永磁吸盘固定板41的上端面上，电永磁吸盘42设置在电永磁吸盘固定板41的下端面上，接入第一方向的电流时，如图2和图3所示，电永磁吸盘42利用磁性吸附
目标钢板5，完成目标钢板5的夹取以及目标钢板5的运输，当目标钢板5运输至指定位点时，接入第二方向的电流时，电永磁吸盘42消磁释放目标钢板5。物体吸附组件4对目标钢板5的吸附和释放，操作简单，且吸附和释放过程不会对目标钢板5造成损伤。
51.具体实施例中，伸缩结构可以有多种实施方案。例如，如图1所示，伸缩结构包括多个，每个伸缩结构包括：导向轴31和弹性部件33；导向轴31包括导向轴支座311和与导向轴支座311一体成型的轴体312，轴体312贯穿通孔，导向轴支座311的尺寸大于通孔尺寸；弹性部件的一端套设在轴体312上，另一端与电永磁吸盘固定板41连接；在弹性部件沿弹性伸缩方向发生弹性形变的情况下，导向轴31沿通孔的轴线方向移动。多个伸缩结构可以对称设置，其数量可以是4个、6个、8个、10个或12个，多个伸缩结构的设置需要保证在未夹取目标钢板5时夹具固定板2和电永磁吸盘固定板41处于水平状态。弹性部件通过改变夹具固定板2和电永磁吸盘固定板41之间的间距，来适用不同厚度的目标钢板5。实现方式包括以下几种方式，一导向轴支座311尺寸大于通孔尺寸，不能穿过通孔，卡设在夹具固定板2的上部，轴体312贯穿通孔并可以在通孔的轴线上运动，带动弹性部件朝向或远离夹具固定板2运动，实现增大或减小夹具固定板2和电永磁吸盘固定板41之间的间距；二弹性部件套设在轴体312上，弹性部件套设在轴体312上的套设位点可以在轴体312的长度范围内活动，弹性部件朝向或远离夹具固定板2运动，实现增大或减小夹具固定板2和电永磁吸盘固定板41之间的间距；三弹性部件自身的弹性形变，改变夹具固定板2和电永磁吸盘固定板41之间的间距；上述三种方式至少发生一种，来改变夹具固定板2和电永磁吸盘固定板之间的间距，来适用不同厚度的目标钢板5。
52.具体实施例中，伸缩结构可以有多种实施方案。例如，伸缩结构还包括：设置于导向轴支座311和夹具固定板2之间的导向轴限位块32，导向轴限位块32上开设有限位通孔，轴体312贯穿限位通孔和通孔；导向轴限位块32用于对导向轴31在通孔中的移动位置进行限位。导向轴支座311的尺寸大于限位通孔的尺寸，导向轴支座311卡设在导向轴限位块32的上部，导向轴限位块32限制导向轴支座311垂直方向上的运动幅度，进而限制轴体312的通孔轴向上的运动幅度，同时，如图2所示当吸附标砖厚度的目标钢板时，和图3所示当吸附厚度增大的目标钢板时，导向轴限位块32设置在导向轴支座311和夹具固定板2之间，可以避免导向轴支座311碰撞夹具固定板2，保证夹具机器人的使用寿命和安全性。
53.具体实施例中，伸缩结构可以有多种实施方案。例如，伸缩结构还包括设置于导向轴31和导向轴限位块32之间的直线轴承34；直线轴承34用于约束导向轴31的移动方向。如图2所示当吸附标砖厚度的目标钢板时，和图3所示当吸附厚度增大的目标钢板时，导向轴31在直线轴承34的轴承孔中上下往复运动，轴承孔具有一定深度，能够限制导向轴31沿轴承孔的轴向运动，避免导向轴31运动方向发生偏离，保证机器人夹取动作的规范性，避免运动过程中与机器人其他结构发生碰撞，延长夹具机器人的使用寿命和确保使用安全性。
54.具体实施例中，导向轴限位块32的固定可以有多种实施方案。例如，导向轴限位块32通过固定件固定在夹具固定板2上。利用固定件将导向轴限位块32牢固地固定在夹具固定板2上，保证使用安全性，例如，固定件是螺钉、铆钉或焊钉等
55.具体实施例中，弹性部件可以有多种实施方案。例如，弹性部件包括矩形弹簧或者其它形状的弹簧，具体可以根据到导向轴的形状进行选择。在具体的生产实践中，可以根据生产要求，选择不同的弹性材料，选择不同的弹性系数。
56.具体实施例中，连接件1可以有多种实施方案。例如，连接件1为法兰连接件1，法兰连接件1通过螺栓连接至机器人上。连接件1实现将机器人夹具与机器人连接，保证连接牢固性和使用安全性，在生产实践中，可以选择性地使用不同的实施方式。
57.本实用新型还提供一种机器人，其包括机械臂和上述机器人夹具，机器人夹具通过连接件1与机器人的机械臂连接。机器人夹具还包括可伸缩吸附部3；可伸缩吸附部3包含夹具固定板2、物体吸附组件4以及连接夹具固定板2和物体吸附组件4的伸缩结构；连接件1用于连接夹具固定板2和控制机器人夹具的机器人；机器人控制机械臂运动，且使得机器人夹具位于目标钢板5的位置处，物体吸附组件4用于在机器人夹具处于第一工作状态的情况下吸附目标钢板5，以及用于在机器人夹具处于第二工作状态的情况下释放目标钢板5；在吸附目标钢板5的过程中，伸缩结构的收缩距离与目标钢板5的厚度匹配。
58.应当理解，在本实用新型实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。
59.应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
60.应当理解，尽管在本实用新型实施例中可能采用术语第一、第二、第三等来描述某些部件，但这些部件不应仅仅被限于定于这些术语中。这些术语仅用来将各部件彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型实施例范围的情况下，第一某某部件也可以被称为第二某某部件，类似地，第二某某部件也可以被称为第一某某部件。
61.取决于语境，如在此所使用的词语“如果”、“若”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”或“响应于监测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果监测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当监测(陈述的条件或事件)时”或“响应于监测(陈述的条件或事件)”。
62.在本技术的实施方式中，“大体上等于”、“大体上垂直于”、“大体上对称”等等的意思是，所指的两个特征之间在宏观上的尺寸或相对位置关系十分接近于所述及的关系。然而本领域技术人员清楚，由于误差、公差等客观因素的存在而使得物体的位置关系在小尺度乃至微观角度难以被正好约束。因此即使二者之间的尺寸、位置关系稍微存在点误差，也并不会对本技术的技术效果的实现产生较大影响。
63.还需要说明的是，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商品或者系统不仅包括那些要素，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商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
64.在上述的各实施方式中，尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是本领域的普通技术人员应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
65.本领域技术人员将可理解，信息、信号和数据可使用各种不同技术和技艺中的任何技术和技艺来表示。例如，以上描述通篇引述的数据、指令、命令、信息、信号、位(比特)、码元、和码片可由电压、电流、电磁波、磁场或磁粒子、光场或光学粒子、或其任何组合来表示。
66.本领域技术人员将进一步领会，结合本文中所公开的实施例来描述的各种解说性逻辑板块、模块、单元、电路、和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。为清楚地解说硬件与软件的这一可互换性，各种解说性组件、框、模块、单元、电路、和步骤在上面是以其功能性的形式作一般化描述的。此类功能性是被实现为硬件还是软件取决于具体应用和施加于整体系统的设计约束。技术人员对于每种特定应用可用不同的方式来实现所描述的功能性，但这样的实现决策不应被解读成导致脱离了本实用新型的范围。
67.最后应说明的是，本领域的普通技术人员可以理解，为了使读者更好地理解本技术，本实用新型的实施方式提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本技术各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。