本發(fā)明涉及一種抓取裝置，其特別是被設(shè)計(jì)為用于工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行器，并且配設(shè)有機(jī)械的保護(hù)件，本發(fā)明還涉及一種具有這種抓取裝置的機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

工業(yè)機(jī)器人是可編程的機(jī)器，其被設(shè)計(jì)用于自動地操縱或加工對象或者說工件。一種典型的代表是所謂的關(guān)節(jié)機(jī)器人，其擁有多個(gè)節(jié)肢，這些節(jié)肢通過關(guān)節(jié)彼此連接。在最簡單的形式中，這種機(jī)器人具有支架，在支架上可轉(zhuǎn)動地設(shè)有所謂的轉(zhuǎn)盤。在轉(zhuǎn)盤上，通過另一轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接機(jī)器人的第一臂，該第一臂也被稱為搖臂。在該搖臂上通過另一轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)設(shè)有另一臂，該另一臂在其自由端部上配設(shè)有用于工具的收納部。該工具也被稱為執(zhí)行器。根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的使用目的，可以配設(shè)不同的工具，從而使得工業(yè)機(jī)器人能夠擁有各種各樣的使用領(lǐng)域，例如操縱和運(yùn)輸對象和工件，加工工件，測量作業(yè)等。已知的有多種用于操縱對象或者說工件的機(jī)器人抓取工具。

例如由專利文獻(xiàn)EP1943064B1已知一種機(jī)器人抓取機(jī)構(gòu)，其被配置為機(jī)器人臂的執(zhí)行器，或者可以被安裝在線性驅(qū)動器或旋轉(zhuǎn)驅(qū)動器的端部區(qū)域上。該已知的抓取機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)框架和一設(shè)置在框架上的執(zhí)行元件，該執(zhí)行元件具有兩個(gè)鉗口或者說夾爪，該鉗口或者說夾爪可以通過關(guān)節(jié)單元來操縱。該執(zhí)行元件被設(shè)計(jì)為風(fēng)箱式的，并且可以填充介質(zhì)，由此使其膨脹并通過合適的力傳遞元件作用在夾爪上，以使夾爪彼此相對運(yùn)動，從而能夠抓取對象。在此，抓取機(jī)構(gòu)本身不具有保護(hù)裝置，這種保護(hù)裝置能夠例如防止與相應(yīng)的機(jī)器人一起工作的人員被抓取機(jī)構(gòu)傷害，特別是防止被擠傷。即，在該已知的抓取機(jī)構(gòu)的夾爪的打開狀態(tài)下，對象或者人的身體部位可能會無意地進(jìn)入到兩個(gè)夾爪之間的空間中。如果此時(shí)對執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，夾爪可能會在其運(yùn)動過程中造成嚴(yán)重的傷害。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種抓取裝置，其特別是可以用作工業(yè)機(jī)器人的執(zhí)行器，并且該抓取裝置被設(shè)計(jì)得更安全，并且特別是能夠最大程度地、安全地防止由于抓取過程而導(dǎo)致的對人的傷害。本發(fā)明的這一目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的抓取裝置來實(shí)現(xiàn)。此外，本發(fā)明的目的還在于提出一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)配設(shè)有該抓取裝置并且能夠特別安全地運(yùn)行。本發(fā)明的這一目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的機(jī)器人系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的抓取裝置特別是可以用作機(jī)器人的工具或者說執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其具有至少兩個(gè)夾爪，它們被設(shè)置為可相對于彼此移動的，以抓取工件。為了使夾爪運(yùn)動，可以設(shè)置執(zhí)行器或者說驅(qū)動裝置，例如特別是電動、液壓或氣動驅(qū)動的驅(qū)動裝置。根據(jù)本發(fā)明，至少一個(gè)夾爪具有保護(hù)元件，該保護(hù)元件可移動地安裝在夾爪上，并且可以在保護(hù)位置和釋放位置之間運(yùn)動。該保護(hù)元件被設(shè)計(jì)為，其在保護(hù)位置下至少局部地占據(jù)兩個(gè)夾爪之間的空間，以防止對象或身體部位無意地進(jìn)入到該被占據(jù)的空間中。優(yōu)選保護(hù)元件在沒有外部能源供應(yīng)的情況下例如需要通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)來工作。在本文中，優(yōu)選保護(hù)元件借助于彈簧元件在保護(hù)位置上被預(yù)緊。通過該方式使得抓取裝置朝向安全的一側(cè)放置，并且保護(hù)元件在沒有易出錯(cuò)的控制裝置的情況下也始終處于能夠保護(hù)人員的正確位置上。

根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)裝置特別優(yōu)選使用具有兩對或多對關(guān)聯(lián)功能面的夾爪。這樣的夾爪允許對兩個(gè)不同形狀的工件進(jìn)行功能正確的抓取。例如，第一對功能面可以被構(gòu)造為用于抓取圓形的對象，而第二對功能面被構(gòu)造為用于抓取具有方形結(jié)構(gòu)的對象。當(dāng)然，這樣的抓取裝置在應(yīng)用中總是僅使用一對功能面，例如具有用于接收圓形構(gòu)件的輪廓的功能面對。但是由于在同一夾爪上設(shè)有兩對功能面，因此在操作夾爪的過程中，被設(shè)計(jì)用于處理其他對象(例如前述的方形構(gòu)件)的功能面也總是隨同一起運(yùn)動?？梢赃@樣說：在未被使用的功能面的區(qū)域中出現(xiàn)了夾爪的“空運(yùn)動”，這在實(shí)踐中關(guān)系到一種特別的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槲挥谠撐幢皇褂玫墓δ苊嬷g的空間沒有被占據(jù)，并且可能會使例如身體部位無意地進(jìn)入到這里。因此，本發(fā)明能夠使這種具有至少兩對關(guān)聯(lián)功能面的夾爪安全運(yùn)行。

優(yōu)選將安全元件設(shè)計(jì)為，其能夠通過將待抓取的工件沿預(yù)設(shè)的方向引入到兩個(gè)夾爪之間而運(yùn)動離開保護(hù)位置。相反地，當(dāng)工件或者也可以是身體部位從該預(yù)設(shè)方向之外的其他方向被引入到兩個(gè)夾爪之間時(shí)，保護(hù)元件閉鎖并阻止向由保護(hù)元件所占據(jù)空間的引入。在一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，保護(hù)元件例如被設(shè)計(jì)為，在夾爪上可圍繞樞轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)，并且該樞轉(zhuǎn)軸線垂直于夾爪的相對運(yùn)動方向。保護(hù)元件從保護(hù)位置到釋放位置的運(yùn)動僅可能發(fā)生在下述情況下：保護(hù)元件圍繞預(yù)設(shè)的樞轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。為此必須要有基本上垂直于樞轉(zhuǎn)軸線的力作用在保護(hù)元件上。換句話說，只有當(dāng)對象或者身體部位沿著垂直于樞轉(zhuǎn)軸線的方向作用在保護(hù)元件上時(shí)，保護(hù)元件才能夠運(yùn)動到釋放位置，對象或者身體部位才能被進(jìn)入到保護(hù)元件所占據(jù)的空間中。由此使得對象或身體部位不再能無意地平行于或傾斜于樞轉(zhuǎn)軸線進(jìn)入。

優(yōu)選將保護(hù)元件設(shè)計(jì)為，只有當(dāng)有垂直于樞轉(zhuǎn)軸線并垂直于夾爪的相對運(yùn)動方向的力作用在保護(hù)元件上時(shí)，保護(hù)元件才能夠運(yùn)動離開保護(hù)位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員需要清楚的是，“垂直于樞轉(zhuǎn)軸線并垂直于夾爪的相對運(yùn)動方向”的表述在這里應(yīng)被理解為不是嚴(yán)格數(shù)學(xué)意義的，而是也允許相對于垂直方向有所偏差，只要有足夠大的力分量垂直進(jìn)入即可。

優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的抓取裝置具有恰好兩個(gè)夾爪，并且優(yōu)選這兩個(gè)夾爪中的每一個(gè)均具有相應(yīng)的保護(hù)元件。即，優(yōu)選將這兩個(gè)夾爪設(shè)計(jì)為彼此對稱的，至少關(guān)于保護(hù)元件是彼此對稱的。

在另一種優(yōu)選的實(shí)施方式中，夾爪配設(shè)有切割或擠壓工具，以便夾爪不僅能夠抓取工具，而且還能夠切割或擠壓工件。在本文中，抓取過程在最寬泛的概念下也被理解為切割過程或擠壓過程，因?yàn)榍懈钸^程或擠壓過程也總是包括對所加工工件的抓取。

本發(fā)明還涉及一種機(jī)器人系統(tǒng)，其包括至少一個(gè)機(jī)器人臂，該機(jī)器人臂如前所述地或者如同下面根據(jù)附圖所說明的那樣配設(shè)有抓取裝置。在此，為了操作該抓取裝置，優(yōu)選機(jī)器人或者說機(jī)器人系統(tǒng)包括至少一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，例如特別是電動、液壓或氣動驅(qū)動的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

附圖說明

下面參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。其中：

圖1以三維示意圖示出了根據(jù)本發(fā)明的抓取裝置；

圖2以側(cè)視圖示出了根據(jù)圖1的抓取裝置；

圖3以截面圖示出了在圖2中示出的抓取機(jī)構(gòu)；

圖4以分解視圖示出了根據(jù)圖1的抓取機(jī)構(gòu)；以及

圖5以局部為截面的三維視圖示出了被固定在機(jī)器人臂的執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的、根據(jù)圖1的抓取裝置。

具體實(shí)施方式

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的抓取裝置1的示意性三維視圖。該抓取裝置1包括兩個(gè)夾爪10和20，二者被設(shè)置為可彼此相對移動的，以抓取工件。這兩個(gè)夾爪具有基本上對稱的結(jié)構(gòu)，并且二者均具有相應(yīng)的保護(hù)元件30或40。該保護(hù)元件通過螺栓13和23可轉(zhuǎn)動地安裝在夾爪上。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員從附圖中所看到的那樣，樞轉(zhuǎn)軸線與螺栓13和23的縱向方向一致，并因此垂直于夾爪10和20的相對運(yùn)動方向，在此，夾爪10和20優(yōu)選相對于彼此進(jìn)行基本為直線的位移運(yùn)動。

所示出的抓取裝置1具有兩對關(guān)聯(lián)功能面，以便能夠?qū)蓚€(gè)不同形狀的工件進(jìn)行功能正確的抓取。第一對功能面由功能面14和24的凹形輪廓構(gòu)成。功能面14和24構(gòu)成一個(gè)關(guān)聯(lián)對，其特別是被設(shè)計(jì)用于抓取具有圓形外輪廓的工件，例如管或軟管。第二對由功能面15和24構(gòu)成。兩個(gè)功能面15和25是平坦的且彼此平行的，并被設(shè)計(jì)用于抓取具有平坦和平行的外壁的對象或主體。

特別是正如在圖2中能夠良好看到的那樣，在兩個(gè)夾爪10和20之間存在自由空間2，該自由空間被兩個(gè)保護(hù)元件30、40局部地占據(jù)，以防止對象或身體部位無意地進(jìn)入到該被占據(jù)空間中。特別是不能使對象或身體部位進(jìn)入到兩個(gè)功能面14和24之間。保護(hù)元件30、40在其保護(hù)位置上被示出。如果沒有這兩個(gè)保護(hù)元件，例如可能會發(fā)生如下的情形：在利用第二對功能面15、25抓取對象時(shí)，有其他的對象或身體部位進(jìn)入到第一對功能面14、24之間的空間中，并在該處被相互更靠近的功能面14、24損壞或者說傷害。但是很明顯，本發(fā)明并不限于具有兩對功能面的實(shí)施方式，而是可以將其有利的作用方式進(jìn)一步發(fā)展，例如，不設(shè)置第二對功能面15、25并且夾爪10、20可以說終止于螺栓13和23的高度上。

此外如圖2所示，保護(hù)元件30、40是不接觸的。其原因在于：由此能夠有利地通過待抓取/待擠壓的工件，實(shí)現(xiàn)/允許保護(hù)元件30、40更簡單地從保護(hù)位置運(yùn)動到釋放位置。但是同樣可以考慮以下的這種實(shí)施方式：其中，保護(hù)元件30、40至少局部地碰觸，從而能夠(在保護(hù)位置)使保護(hù)元件30、40之間的間隙保持盡可能地小或者說避免出現(xiàn)。

在圖1至圖3中示出了處于保護(hù)位置中的兩個(gè)保護(hù)元件30、40，在該保護(hù)位置中，保護(hù)元件局部地占據(jù)兩個(gè)夾爪之間的空間，亦即在一定程度上防止了對象或者身體部位無意地進(jìn)入到該被占據(jù)的空間中。在所示出的實(shí)施方式中，保護(hù)元件在所有三個(gè)維度上均填滿了占據(jù)的空間。但是也可以考慮保護(hù)元件僅由例如薄的保護(hù)盤組成，其中，例如可以在每個(gè)夾爪上設(shè)置兩個(gè)保護(hù)元件，用于防止對象無意地從前方或后方進(jìn)入到自由空間2中(在此，前方是指如在圖1中示出的設(shè)置中，在圖1中可見的一側(cè)應(yīng)當(dāng)是“前方”)。最后，保護(hù)元件的空間設(shè)計(jì)方案取決于夾爪的大小和構(gòu)造，并且可以相應(yīng)地由本領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行選擇。

保護(hù)元件30和40被可移動地安裝在其各自的夾爪上，從而使得保護(hù)元件可以從所示出的保護(hù)位置運(yùn)動至釋放位置，在該釋放位置上，抓取裝置1可以借助于第一對功能面14、24抓取對象?，F(xiàn)在參見圖3的截面視圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看到，保護(hù)元件40是如何借助于彈簧27在保護(hù)位置上被預(yù)緊的。保護(hù)元件30以類似的方式利用彈簧17被預(yù)緊。保護(hù)元件上的止擋部41或31阻止保護(hù)元件被它們的彈簧進(jìn)一步相互轉(zhuǎn)動。此外在圖3中還可以看到，夾爪20配設(shè)有插入部26，該插入部進(jìn)入到夾爪10的相應(yīng)的收納部16中，以便引導(dǎo)兩個(gè)夾爪彼此的相對運(yùn)動。該相對運(yùn)動在圖2中通過雙向箭頭示出。為了使保護(hù)元件從其保護(hù)位置運(yùn)動或轉(zhuǎn)動至其釋放位置，必須有力垂直于螺栓13、23的轉(zhuǎn)動軸線作用在保護(hù)元件上。保護(hù)元件40隨后可以如圖3中的箭頭所示地沿著順時(shí)針方向從保護(hù)位置運(yùn)動至釋放位置。為此目的，夾爪20具有相應(yīng)形狀的中空空間28，用于收納保護(hù)元件。保護(hù)元件在釋放位置上基本上被完全收納在該中空空間中。保護(hù)元件30沿與順時(shí)針相反的方向圍繞螺栓23的轉(zhuǎn)動軸線轉(zhuǎn)動至夾爪10中的相應(yīng)的中空空間18中。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所看到的那樣，通過使待抓取的工件沿著預(yù)設(shè)的方向進(jìn)入到兩個(gè)夾爪之間，可以有利地產(chǎn)生垂直于轉(zhuǎn)動軸線的相應(yīng)力分量。例如，當(dāng)抓取裝置1應(yīng)當(dāng)抓取一管件時(shí)，該管件必須基本上平行于保護(hù)元件的轉(zhuǎn)動軸線定向。當(dāng)該管件被引導(dǎo)至兩個(gè)夾爪之間時(shí)，該管件的表面將與兩個(gè)保護(hù)元件發(fā)生接觸，并且兩個(gè)保護(hù)元件相對于彈簧17、27的力反向地轉(zhuǎn)動至相應(yīng)的釋放位置。也就是說，不需要單獨(dú)地通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)工具來使保護(hù)元件運(yùn)動，而是可以從原本就存在的抓取機(jī)構(gòu)的運(yùn)動能量中獲取用于使保護(hù)元件運(yùn)動的能量或者說力。

正如在圖1中可清楚看到的那樣，保護(hù)元件的樞轉(zhuǎn)軸線或轉(zhuǎn)動軸線垂直于夾爪的相對運(yùn)動方向。因此在所示出的優(yōu)選的實(shí)施方式中，為了使保護(hù)元件運(yùn)動至釋放位置，工件需要既垂直于樞轉(zhuǎn)軸線、也垂直于夾爪的相對運(yùn)動方向地被引入。當(dāng)一對象或身體部位例如從如圖2和圖3所示示意圖中的“上方”出現(xiàn)在保護(hù)元件30、40上時(shí)，該保護(hù)元件將不會運(yùn)動至釋放位置，而是從該方向可靠地封閉對象或身體部位向該被占據(jù)空間的“無意”進(jìn)入。本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)該實(shí)施方式的設(shè)計(jì)方案可以認(rèn)識到：在此不是強(qiáng)制性地必須使工件按照嚴(yán)格的數(shù)學(xué)意義垂直于樞轉(zhuǎn)軸線并垂直于相對運(yùn)動方向被引入，而是使工件近似于按照數(shù)學(xué)意義上的垂直被引入，以便能夠有足夠大的垂直分力作用在保護(hù)元件上。

在圖4中示出了抓取裝置1的示意性分解視圖。夾爪10、20受結(jié)構(gòu)限制地包括多個(gè)能夠借助于螺絲19彼此螺接的元件。此外，從該分解視圖中還可以了解到抓取裝置1是如何被裝配的。

圖5是局部為截面的三維視圖，并且示出了抓取裝置1被如何固定在執(zhí)行機(jī)構(gòu)60上，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)又是如何安裝在機(jī)器人臂70的端部上。機(jī)器人臂70僅通過虛線示出，并且例如可以是關(guān)節(jié)機(jī)器人的一部分。執(zhí)行機(jī)構(gòu)60具有殼體61，在該殼體中存在有電機(jī)62，用于使兩個(gè)夾爪能夠沿在圖2中通過雙向箭頭示出的方向進(jìn)行相對運(yùn)動。附圖標(biāo)記63表示電機(jī)62的電機(jī)控制箱。

附圖標(biāo)記列表

1 抓取裝置

2 自由空間

10，20 夾爪

13，23 螺栓

14，24 功能面對

15，25 第二對功能面

16 用于插入部的收納部

17，27 彈簧

18，28 中空空間

19 螺絲

30，40 保護(hù)元件

31，41 止擋部

60 執(zhí)行機(jī)構(gòu)

61 殼體

62 電機(jī)

63 電機(jī)控制箱

70 機(jī)器人臂。