本發(fā)明涉及機械自動化設備領域，尤其是涉及一種六軸式氣動硬臂助力機械抓手。

背景技術：

在現(xiàn)代工業(yè)中，企業(yè)為提高生產(chǎn)效率，保障產(chǎn)品質(zhì)量，普遍重視生產(chǎn)過程的自動化程度，工業(yè)機器人作為自動化生產(chǎn)線上的重要成員，逐漸被企業(yè)所認同并采用;生產(chǎn)過程的機械化、自動化已成為突出的主題。機械自動化設備中有一類機械抓手，主要用來代替人工進行搬運工作，通過預設程序的設定，可以重復的將沉重的物料從一個位置搬運至另一個位置。由于可以替代人工的這種重復性的重體力勞動，可以大幅減輕人力勞動強度，提高作業(yè)的精度和速度，有助于企業(yè)的生產(chǎn)效率的提升。中國專利文獻CN104626095A，于2015年5月20日公開了“一種三自由度連桿式可控移動操作機械臂”，該機械臂的第一大臂下端安裝在小車上上端與第二大臂一端連接；第二大臂另一端與第三大臂一端連接，第三大臂另一端連接在機械抓手上；第二主動桿下端安裝在小車上上端與第二連桿一端連接，第二連桿另一端與第十連桿一端連接，第十連桿另一端連接在復合鉸鏈上；第三主動桿下端安裝在小車上上端與第三連桿一端連接，第三連桿另一端連接在第二大臂上；第一主動桿下端安裝在小車上上端與第一連桿一端連接，第一連桿另一端連接在第一大臂上。此類機械臂的普遍缺陷在于，旋轉(zhuǎn)半徑不足，平移舉升的距離均較短，負載較輕，導致應用環(huán)境受限。傳統(tǒng)上，機械臂包括硬臂式和軟索式兩類，前者可以對抗更強大的扭矩，可以用來實現(xiàn)工件物料的翻轉(zhuǎn)或傾斜，但是速度和靈活性較差，而后者更靈活，速度更快，但是無法實現(xiàn)工件物料的翻轉(zhuǎn)或傾斜。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明需要解決的技術問題是，現(xiàn)有機械抓手的旋轉(zhuǎn)角度不足，平移舉升的距離均受限，負載較輕，從而提供一種具有良好靈活性的硬臂式機械臂，可以結合硬臂式和軟索式兩種機械臂的各自優(yōu)點，抓取著工件物料在多維度的范圍內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)和移動。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：一種六軸式氣動硬臂助力機械抓手，包括水平設置的滑軌，滑軌上滑動的設有懸掛固定架，懸掛固定架上懸掛有運動部件，所述運動部件包括豎直設置的第一桿件，第一桿件的上端可受控轉(zhuǎn)動的連接在懸掛固定件上，第一桿件與第二桿件、第三桿件的一端鉸接，第二桿件、第三桿件的另一端與二三桿件連接塊鉸接，四者構成平行四邊形，使二三桿件連接塊可在豎直方向上活動；第二桿件或第三桿件的其中之一在與第一桿件的鉸接點外側延伸有延長端，延長端受動力設備控制；二三桿件連接塊上受控的與第四桿件的一端鉸接，其鉸接軸與第一桿件平行；第四桿件的另一端部受控的同軸轉(zhuǎn)動連接第五桿件的一端，第五桿件的另一端與第六桿件的中部鉸接，第六桿件的一端設有抓取機構，另一端受動力設備控制。

在本技術方案中，在水平設置的滑軌上設計了懸掛固定架，懸掛固定架是機械抓手自重與負重的最終受力點，需要將其與滑軌牢固的滑動連接在一起，使整個機械抓手既能靈活滑動又能保持負重能力。懸掛固定架下方可轉(zhuǎn)動的豎直設立第一桿件，以實現(xiàn)抓取機構在水平方向任意轉(zhuǎn)動的功能。第一桿件的下方設有開口向下的U形開口槽，U形開口槽內(nèi)分上下分別鉸接有第二桿件和第三桿件，該兩個桿件的另一端均鉸接在二三桿件連接塊上，使第一桿件、第二桿件、第三桿件和二三桿件連接塊四者構成一個平行四邊形，該平行四邊形通過形狀的改變可以使二三桿件連接塊在上下方向上移動；并且第二桿件或第三桿件與第一桿件的鉸接端還延伸有延長端，此延長端受動力設備控制，通過杠桿原理操作本桿件，形成對平行四邊形的形變控制，進而形成對二三桿件連接塊的上下位置控制。這樣一來實現(xiàn)了抓取機構在上下位置的可調(diào)。第四桿件鉸接在二三桿件連接塊上，其鉸接軸向平行于第一桿件的軸向，使抓取機構擁有了在水平方向上進一步精確定位的能力，也可以將水平方向的移動幅度由第一桿件和第四桿件分別轉(zhuǎn)動、配合實現(xiàn)，使轉(zhuǎn)動至目標位的速度更高，靈活性更強。第四桿件的端部軸連接有第五桿件，第五桿件的轉(zhuǎn)動使抓取機構具備了周向旋轉(zhuǎn)的靈活性。第五桿件與第六桿件的中部鉸接，第六桿件的一端受動力設備控制，可通過動力設備操控第六桿件的傾斜度，造成另一端的抓取機構的俯仰位置的變化。綜合整個設備的結構，可以形成抓取機構的水平位置轉(zhuǎn)動、上下位置移動、周向的轉(zhuǎn)動和俯仰姿態(tài)的變化，在各個桿件所及的空間范圍內(nèi)無死角，在自身姿態(tài)上無死角，可以全方位的滿足搬用設計需求。由于使用的桿件均為剛性桿件，因此本機械抓手可以承受強大的扭矩，實現(xiàn)物料工件的翻轉(zhuǎn)和傾斜。

作為優(yōu)選，第四桿件的端部連接有彎管，彎管的另一端同軸的與第五桿件轉(zhuǎn)動連接。彎管的引入可以將物料工件的搬運保持在較低位置完成，在能耗與安全性上均有優(yōu)勢。

作為優(yōu)選，所述彎管的彎曲部內(nèi)側設有外凸的強化筋。強化筋可以幫助彎管對抗負重，不易變形。

作為優(yōu)選，第一桿件上設有控制第一桿件與懸掛固定件的相對運動的制動機構；二三桿件連接塊上設有控制第四桿件與二三桿件連接塊的相對運動的制動機構；第四桿件上設有控制第四桿件與第五桿件的相對運動的制動機構。本方案對第一桿件的轉(zhuǎn)動、第四桿件的轉(zhuǎn)動、第五桿件的轉(zhuǎn)動設置了制動機構，通過制動機構可以精確控制各個相關桿件的轉(zhuǎn)動慣性，解決了傳統(tǒng)機械抓手的移動不精確、動作不靈活的問題。

作為優(yōu)選，所述制動機構為盤式制動器或鼓式制動器。為了達到較好的制動效果，本方案選用了適配的盤式制動器或鼓式制動器。在轉(zhuǎn)動慣性較大的第一桿件和第四桿件上，建議使用盤式制動器，在轉(zhuǎn)動慣性較小的第五桿件上，建議使用體積相對較小的鼓式制動器。本方案中的盤式制動器與鼓式制動器同汽車上使用的盤式制動器與鼓式制動器類似，結構上稍加適應性改造即可。

作為優(yōu)選，所述第五桿件包括以萬向節(jié)連接的前段與后段；前段與后段的連接處均固定連接有法蘭盤，所述萬向節(jié)位于兩法蘭盤之間；其中一個法蘭盤上均勻環(huán)繞的設有若干螺栓孔，螺栓孔內(nèi)設有可調(diào)節(jié)軸向位置的螺栓副，螺栓的端部與另一法蘭盤抵接。本方案將第五桿件軸向的一分為兩段，兩段之間以萬向節(jié)連接，還在兩段的相鄰端上設有法蘭盤，其中一個的法蘭盤上均勻環(huán)繞的設置了螺栓副，螺栓可沿軸向調(diào)節(jié)。通過分別調(diào)節(jié)螺栓的軸向位置，可以調(diào)節(jié)第五桿件的前段與后段的角度，方便第五桿件形成一些彎折的角度，以滿足從特定傾斜角度穿過特定空間以取放工件物料的需求。使用了萬向節(jié)，則可以在第五桿件處于彎折的狀態(tài)下依然保持扭矩的傳遞。

作為優(yōu)選，所述螺栓與另一法蘭盤抵接的部位為半球形或圓弧頂形。將螺栓頂設計為半球形或圓弧頂形，可以方便調(diào)節(jié)螺栓以改變第五桿件的彎折狀態(tài)，使螺栓頂在抵接在對向的法蘭盤時減少阻力，避免過大的受力將螺桿或法蘭盤壓壞。

作為優(yōu)選，所述動力設備為氣缸或直線電機。本方案中使用氣缸或者直線電機作為動力設備，方便安裝與控制，這兩者的動力輸出是往復式的，更復合本方案中動力設備的配置要求。

作為優(yōu)選，還包括操作控制盒，各個桿件的轉(zhuǎn)動控制組件均集成在操作控制盒內(nèi)。為了便于操作人員的控制，本方案設計了控制盒，并將各個桿件的轉(zhuǎn)動控制組件集成在操作控制盒內(nèi)，通過操作控制盒就能控制機械抓手的各種動作。

作為優(yōu)選，所述第五桿件上連接有操作固定把手，所述操作控制盒固定在操作固定把手上。操作固定把手方便操作人員扶持和引導第五桿件，方便使用操作控制盒操作本機械抓手。

各個制動機構的緊急制動閥門也可以集成在操作控制盒內(nèi)，以保證安全。

綜上所述，本發(fā)明的有益效果是：具有良好靈活性，可以結合硬臂式和軟索式兩種機械臂的各自優(yōu)點，抓取著工件物料在多維度的范圍內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)和移動。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構示意圖，

圖2是第五桿件的前段與后段連接處的放大圖。

其中：1滑軌，2懸掛固定架，3第一桿件，4第二桿件，5第三桿件，6二三桿件連接塊，7第四桿件，8第五桿件，9第六桿件，10抓取機構，11彎管，12強化筋，13萬向節(jié)，14前段，15后段，16法蘭盤，17螺栓副，18操作控制盒，19操作固定把手。

具體實施方式

下面結合附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進一步的描述。

如圖1所示，為一種六軸式氣動硬臂助力機械抓手，使用在汽車裝配生產(chǎn)流水線中，專門用來將側圍組件從臨時堆疊處抓取后送至流水線的指定工位上。

該六軸式氣動硬臂助力機械抓手，在車間的房頂上，固定有平行的工字鋼，工字鋼下水平固定有一對滑軌1，滑軌上滑動的設置有一個懸掛固定架2。懸掛固定架的下方豎直的懸掛有第一桿件3，第一桿件受控的可轉(zhuǎn)動，使連接在第一桿件上的其余結構可以自由的水平轉(zhuǎn)動。第一桿件的下端設于開口向下的U形開口槽，U形開口槽內(nèi)的上方鉸接有第二桿件4，下方鉸接有第三桿件5，這兩個桿件的另一端分上下鉸接在二三桿件連接塊6上，使第一桿件、第二桿件、第三桿件、二三桿件連接塊這四者形成一個平行四邊形；其中位于下方的第三桿件在與第一桿件的鉸接的端部還向外延伸有延長端，該延長端與氣缸連接。該氣缸通過杠桿原理操作第三桿件，形成對平行四邊形的形變控制，進而形成對二三桿件連接塊的上下位置控制，使連接在二三桿件連接塊上的其余結構可以自由的上下運動。二三桿件連接塊上鉸接有第四桿件7，第四桿件的轉(zhuǎn)軸軸向平行于第一桿件的軸向，使第四桿件可以水平轉(zhuǎn)動，擁有了在水平方向上進一步精確定位的能力，也可以將水平方向的移動幅度由第一桿件和第四桿件分別轉(zhuǎn)動、配合實現(xiàn)，使轉(zhuǎn)動至目標位的速度更高，靈活性更強。第四桿件的端部連接有一個由角度成90度的彎管11，彎管的一端連接水平方向的第四桿件，另一端連接豎直方向的第五桿件8。彎管的彎曲部內(nèi)側設有外凸的強化筋12，以強化彎管，提高受力能力。第五桿件是同軸的轉(zhuǎn)動連接在彎管上，可以帶動連接在第五桿件上的其他結構實現(xiàn)周向翻轉(zhuǎn)。

如圖2所示，本例中，第五桿件分為在下方的前段14和在上方的后段15，兩者以萬向節(jié)13連接。前段和后段的相鄰端都安裝有法蘭盤16，萬向節(jié)就位于兩法蘭盤之間。位于下方的前段的法蘭盤上沿圓周均勻的環(huán)繞設有6個螺栓孔，每個螺栓孔內(nèi)以穿過設置有一個螺栓，并在法蘭盤的兩側面以雙螺母固定。螺栓的端部為圓弧頂形，緊緊抵接在上方的后段法蘭盤盤面上。螺栓端部的下方位置，設有一對轉(zhuǎn)動面，使用螺栓扳手夾住轉(zhuǎn)動面，可以轉(zhuǎn)動螺栓，使其在軸線方向上上下運動。通過這樣的設計，可以使第五桿件的前段與后段形成特定的角度，但是仍然能保持力矩的傳遞。

第五桿件前段的下側端部鉸接于第六桿件9的中部。第六桿件的一端固定設有抓取機構10，另一端受氣缸控制可運動，氣缸通過杠桿原理可以調(diào)節(jié)抓取機構的俯仰狀態(tài)。

其中，位于第一桿件的上方端部、第四桿件的右方端部設有盤式制動器，以控制第一桿件、第三桿件的轉(zhuǎn)動；位于第五桿件的上方端部設有鼓式制動器，以控制第五桿件的轉(zhuǎn)動。本方案中的盤式制動器與鼓式制動器同汽車上使用的盤式制動器與鼓式制動器類似，結構上稍加適應性改造即可。

第五桿件上還水平的固定有操作固定把手19，操作固定把手上固定有操作控制盒18，操作控制盒集成了各個桿件的轉(zhuǎn)動控制組件，以及各個制動機構的緊急制動閥門，以確保使用方便、安全。

本例的六軸式氣動硬臂助力機械抓手，可以形成抓取機構的水平位置轉(zhuǎn)動、上下位置移動、周向的轉(zhuǎn)動和俯仰姿態(tài)的變化，在各個桿件所及的空間范圍內(nèi)無死角，在自身姿態(tài)上無死角，可以全方位的滿足搬用設計需求。由于使用的桿件均為剛性桿件，因此本機械抓手可以承受強大的扭矩，實現(xiàn)物料工件的翻轉(zhuǎn)和傾斜。本六軸式氣動硬臂助力機械抓手的優(yōu)勢在于，結合了硬臂式和軟索式兩種機械臂的各自優(yōu)點，可抓取著工件物料在多維度的范圍內(nèi)任意旋轉(zhuǎn)和移動，移動速度快、動作靈活，可以承擔較重的負載。