自适应环抱式智能物流抓取机械手及其使用方法与流程

1.本发明涉及一种自适应环抱式智能物流抓取机械手。


背景技术：

2.目前的物流箱抓取机械手大多是通过刚性夹爪对物流箱进行抓取转运，而刚性夹爪对物流箱的适应性较差，只能对特定的规则形状的物流箱进行抓取，如对于外壁上设置有加强筋的物流箱，抓取稳定较差，抓取过程中容易发生掉落的风险；同时由于刚性夹爪与物流箱的接触面积较小，使得刚性夹爪只能抓取本身具有一定强度的物流箱，对于本身强度较低、容易变形的物流箱则无法实现抓取。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种自适应环抱式智能物流抓取机械手。
4.为实现上述目的，本发明的具体方案如下：一种自适应环抱式智能物流抓取机械手，包括关节机器人、连接在关节机器人输出端上的环抱夹持装置以及安装在环抱夹持装置上的弹性扩张装置；所述环抱夹持装置包括有用于对物流箱进行收紧环抱夹持的环抱链，所述环抱链由多个链节依次铰接在一起，每个所述链节的内侧均设有磁流变液囊，所述磁流变液囊内装载有磁流变液；所述弹性扩张装置用于使环抱链进行扩张，所述弹性扩张装置包括有两个相对设置的电磁铁，两个所述电磁铁位于环抱链的两外侧。
5.本发明进一步地，所述环抱夹持装置还包括第一支架，所述第一支架的一端连接在关节机器人的输出端上，所述第一支架的另一端端部设有两个对称设置的第一导轨和两个对称设置的链轮；所述第一支架的一端还对称设有两个钢丝卷筒，两个钢丝卷筒的一端均连接有第一齿轮，两个所述第一齿轮相互啮合；所述第一支架上还设有两个相对设置的第二导轨，所述两个第二导轨位于两个钢丝卷筒与两个链轮之间；所述第一支架上安装驱动电机，所述驱动电机的输出端连接有电磁离合器，所述驱动电机的输出端还连接有与其中一个第一齿轮啮合的第二齿轮；所述环抱链的两端分别对应滑动穿过第一导轨后与链轮绕接，再对应滑动伸入第二导轨内；所述两个钢丝卷筒的钢丝一一对应与环抱链的两端连接。
6.本发明进一步地，所述两个钢丝卷筒的钢丝一一对应通过一拉力传感器与环抱链的两端连接。
7.本发明进一步地，所述弹性扩张装置包括有导向板，所述导向板的一侧固定连接在环抱夹持装置上，所述导向板沿对角线方向设置有四个呈十字形分布的第一导向槽，每
个所述第一导向槽均滑动连接有第一滑块，每个所述第一滑块的底部均连接有第三导轨，所述第三导轨与环抱链滑动穿接，每个所述第三导轨均连接有第二滑块，两个与电磁铁位于同一侧的第二滑块滑动连接在一第四导轨上，所述电磁铁固定在第四导轨的外侧；所述导向板上还固定有四个与第一导向槽一一对应的连接座，每个所述连接座均与对应的第一滑块之间连接有弹簧。
8.本发明进一步地，所述导向板的中部还穿接有一摄像头。
9.本发明进一步地，所述第四导轨的中部朝向导向板垂直延伸有导向杆，所述导向板对应导向杆的位置开设有朝向导向板中心的导向条孔。
10.本发明进一步地，所述第三导轨与第一滑块的底部转动连接，第二滑块与第三导轨球头铰接。
11.本发明的有益效果为：本发明通过环抱链对物流箱进行收紧环抱夹持，与物流箱的接触面积大，抱紧时对物流箱产生的局部压强小，使得物流箱不易变形，适应容易变形的物流箱的抓取工作，以及通过磁流变液囊对物流箱上的加强筋自适应包覆，从而对物流箱自适应环抱夹持抓取，抓取稳定性更好，确保抓取过程中物流箱不会掉落，结构通用性更强。
附图说明
12.图1是本发明的使用示意图；图2是本发明的立体图；图3是本发明另一视角的立体图；图4是本发明的环抱夹持装置的立体图；图5是图4中i处的局部放大示意图；图6是本发明的环抱夹持装置的部分结构示意图；图7是本发明的弹性扩张装置的立体图；图8是本发明的弹性扩张装置另一视角的立体图；附图标记说明：100、关节机器人；200、环抱夹持装置；201、环抱链；202、磁流变液囊；203、第一支架；204、第一导轨；205、链轮；206、钢丝卷筒；207、第一齿轮；208、第二导轨；209、驱动电机；210、电磁离合器；211、第二齿轮；212、拉力传感器；300、弹性扩张装置；301、电磁铁；302、导向板；303、第一导向槽；304、第一滑块；305、第三导轨；306、第二滑块；307、第四导轨；308、连接座；309、弹簧；310、摄像头；311、导向杆；312、导向条孔。
具体实施方式
13.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
14.如图1至图8所示，本实施例所述的一种自适应环抱式智能物流抓取机械手，包括关节机器人100、连接在关节机器人100输出端上的环抱夹持装置200以及安装在环抱夹持装置200上的弹性扩张装置300；
所述环抱夹持装置200包括有用于对物流箱进行收紧环抱夹持的环抱链201，所述环抱链201由多个链节依次铰接在一起，每个所述链节的内侧均设有磁流变液囊202，所述磁流变液囊202内装载有磁流变液；所述弹性扩张装置300用于使环抱链201进行扩张，所述弹性扩张装置300包括有两个相对设置的电磁铁301，两个所述电磁铁301位于环抱链201的两外侧。
15.本实施例的工作方式是：关节机器人100带动环抱夹持装置200移动至物流箱的上方，接着带动环抱夹持装置200下探，使得环抱链201套入物流箱外侧，并使得环抱链201的顶面低于物流箱的顶面高度，完成套嵌后，环抱夹持装置200使得环抱链201进行收紧，直至环抱链201内侧的磁流变液囊202与物流箱外壁紧密贴靠，此时物流箱外壁上的加强筋嵌入磁流变液囊202中，即磁流变液囊202对物流箱上的加强筋进行自适应包覆，完成环抱链201对物流箱的环抱固定，接着弹性扩张装置300的两个电磁铁301通电，在两个电磁铁301之间的区域产生磁场，此时磁流变液囊202内的磁流变液在磁场作用下粘度升高，由柔性液体转变为刚性固体，对物流箱的加强筋进行刚性包覆固定，刚性包覆固定完成后，关节机器人100带动环抱夹持装置200以及被抱紧夹持的物流箱一并转移至目标位置，然后电磁铁301断电，磁流变液由刚性固体转变为柔性液体，同时在弹性扩张装置300的作用下，环抱链201恢复至初始状态，接着关节机器人100带动环抱夹持装置200上移，脱离物流箱，从而完成对物流箱的抓取转运。
16.本实施例通过环抱链201对物流箱进行收紧环抱夹持，与物流箱的接触面积大，抱紧时对物流箱产生的局部压强小，使得物流箱不易变形，适应容易变形的物流箱的抓取工作，以及通过磁流变液囊202对物流箱上的加强筋自适应包覆，从而对物流箱自适应环抱夹持抓取，抓取稳定性更好，确保抓取过程中物流箱不会掉落，结构通用性更强。
17.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述环抱夹持装置200还包括第一支架203，所述第一支架203的一端连接在关节机器人100的输出端上，所述第一支架203的另一端端部设有两个对称设置的第一导轨204和两个对称设置的链轮205；利用第一支架203将环抱夹持装置200安装在关节机器人100的输出端上，在关节机器人100的带动下，实现环抱夹持装置200的移位，进行物流箱的转运；所述第一支架203的一端还对称设有两个钢丝卷筒206，两个钢丝卷筒206的一端均连接有第一齿轮207，两个所述第一齿轮207相互啮合；所述第一支架203上还设有两个相对设置的第二导轨208，所述两个第二导轨208位于两个钢丝卷筒206与两个链轮205之间；如此，通过设置链轮205使得环抱链201在第一导轨204与第二导轨208之间平滑过渡；所述第一支架203上安装驱动电机209，所述驱动电机209的输出端连接有电磁离合器210，所述驱动电机209的输出端还连接有与其中一个第一齿轮207啮合的第二齿轮211；所述环抱链201的两端分别对应滑动穿过第一导轨204后与链轮205绕接，再对应滑动伸入第二导轨208内；所述两个钢丝卷筒206的钢丝一一对应与环抱链201的两端连接；具体地，环抱链201的两端均安装有连接头，钢丝卷筒206的钢丝通过连接头与环抱链201连接，以对环抱链201进行拉动收紧。
18.在对物流箱进行收紧环抱夹持时，电磁离合器210闭合，驱动电机209带动第二齿轮211转动，第二齿轮211带动两个第一齿轮207转动，各个第一齿轮207各自对应带动钢丝卷筒206进行收卷动作，从而通过钢丝拉动环抱链201的两端各自在第二导轨208内滑动，从
而驱动链轮205转动，使得环抱链201收紧，从而实现对物流箱进行环抱夹持；而在物流箱转运后，电磁离合器210分离，使得两个钢丝卷筒206能够自由转动，从而在弹性扩张装置300的作用下，环抱链201向外扩张，以松开物流箱。
19.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述两个钢丝卷筒206的钢丝一一对应通过一拉力传感器212与环抱链201的两端连接；具体地，拉力传感器212的一端安装连接头上，拉力传感器212的另一端与钢丝卷筒206的钢丝连接。通过设置拉力传感器212测量钢丝的拉力大力，从而判断环抱链201对物流箱的抱紧程度，以适应不同材质的物流箱的抱紧夹持要求，有效避免物流箱在夹持过程被损坏或抱紧力不够而发生掉落的风险。
20.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述弹性扩张装置300包括有导向板302，所述导向板302的一侧固定连接在环抱夹持装置200上，具体地，导向板302的一侧通过一连接板固定连接在第一支架203的另一端上，所述导向板302沿对角线方向设置有四个呈十字形分布的第一导向槽303，每个所述第一导向槽303均滑动连接有第一滑块304，每个所述第一滑块304的底部均连接有第三导轨305，所述第三导轨305与环抱链201滑动穿接，每个所述第三导轨305均连接有第二滑块306，两个与电磁铁301位于同一侧的第二滑块306滑动连接在一第四导轨307上，所述电磁铁301固定在第四导轨307的外侧；所述导向板302上还固定有四个与第一导向槽303一一对应的连接座308，每个所述连接座308均与对应的第一滑块304之间连接有弹簧309。
21.初始时，第一滑块304在弹簧309的作用下滑动至第一导向槽303的最外端，第一滑块304带动第三导轨305向外扩张，从而使得环抱链201扩张至最大状态，以便于快速套入物流箱上；在环抱链201收紧时，环抱链201带动第三导轨305向内移动，从而驱动第一滑块304沿着第一导向槽303向内滑动，同时两个与电磁铁301位于同一侧的第二滑块306相互靠拢，以适应环抱链201的收紧状态，此时弹簧309被压缩；在物流箱放置在目标位置后，电磁离合器210分离，钢丝卷筒206处于自由转动状态，此时弹簧309复位，推动第一滑块304向外滑动，经由第三导轨305带动环抱链201向外扩张，从而达到自动松开物流箱的目的。
22.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述导向板302的中部还穿接有一摄像头310。如此设置，利用摄像头310对环抱链201形成的区域内进行拍摄，已确定物流箱处于环抱链201形成的区域内，达到抓取条件，抓取工作更可靠。
23.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第四导轨307的中部朝向导向板302垂直延伸有导向杆311，所述导向板302对应导向杆311的位置开设有朝向导向板302中心的导向条孔312。如此设置，利用导向杆311和导向条孔312配合，对第四导轨307进行限位导向，使得第四导轨307的移动更加平稳，确保第二滑块306在第四导轨307内滑动的顺畅。
24.基于上述实施例的基础上，进一步地，所述第三导轨305与第一滑块304的底部转动连接，第二滑块306与第三导轨305球头铰接；如此设置，使得第三导轨305能够相对第一滑块304转动，具体地，第二滑块306上设有球窝，第三导轨305朝向第二滑块306的一侧凸设有球头连接部，球头连接部的球头活动嵌设于球窝内；如此设置，使得第三导轨305能够偏摆，以适应具有弧面的物流箱的抓取转运，结构适用范围更广，通用性强。
25.以上所述仅是本发明的一个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。