机器人的夹具和机器人的制作方法

本实用新型涉及自动化设备技术领域，具体涉及一种工业机器人的夹具和机器人。

背景技术：

现有一种用于对物料箱进行抓取、倾倒、翻转以及码垛的机器人具有多轴机械臂和连接在多轴机械臂末端的夹具，夹具包括相对设置的两个夹持臂，两个夹持臂之间形成夹持空间，夹持臂上朝向夹持空间一侧设置有限位结构组以从其他方向限定物料箱，两个夹持臂的间距可经气缸控制而发生改变，从而实现对物料箱的抓取和松开。

现有的该种夹具仅适合对单一尺寸的物料箱进行抓取和限定，由于机器人需要对物料箱进行倾倒和翻转工作，物料箱尺寸增大时，夹持臂无法限定物料箱而导致物料箱脱落；物料箱尺寸减小时，物料箱未被完全限定而松动，同样存在物料箱脱落的问题。

技术实现要素：

本实用新型的第一目的在于提供一种适应性提高的机器人的夹具。

本实用新型的第二目的在于提供一种适应性提高的机器人。

本实用新型第一目的提供的机器人的夹具包括固定座和相对设置在固定座上的两个夹持臂，在第一方向上，两个夹持臂之间形成夹持空间，两个夹持臂的间距可调；在第二方向上，夹持空间的相对两端均连通至夹具之外；夹持臂具有朝向夹持空间的配合内侧，第二方向垂直于第一方向，夹具还包括相对设置在配合内侧上的第一夹持结构和第二夹持结构，在第三方向上，第一夹持结构与第二夹持结构之间形成第一夹持位，第一夹持结构和第二夹持结构的间距可调，第三方向垂直于第一方向和第二方向，夹具还包括相对设置在配合内侧上的第三夹持结构和第四夹持结构，在第二方向上，第三夹持结构与第四夹持结构之间形成第二夹持位，第三夹持结构与第四夹持结构的间距可调。

由上述方案可见，夹具从物料箱的上方向下移动，两个夹持臂从第一方向位于夹持空间的物料箱移动直至到达预设夹紧力，随后气缸驱动第一夹持结构和/或第二夹持结构移动以从第三方向夹持物料箱直至到达预设夹紧力，最后气缸驱动第三夹持结构和/或第四夹持结构以从第二方向夹持物料箱直至到达预设夹紧力，此时物料箱各个方向上的自由度均被限制。本实用新型提供的夹具适应于对多种尺寸的物料箱进行稳定地抓取并进行倾倒、翻转以及码垛工作。

进一步的方案是，第三夹持结构具有朝向第四夹持结构的第三夹持面，第三夹持结构还包括从第三夹持面沿第二方向朝第四夹持结构伸出的内伸臂部，内伸臂部与配合内侧之间在第一方向上具有第一间隔。

由上可见，当第三夹持结构相对于第四夹持结构靠近时，内伸臂则逐渐从物料箱的上开口伸入物料箱中，当第三夹持结构与第四夹持结构从第二方向限制物料箱时，物料箱的侧壁则限制在内伸臂与夹持臂之间。当机器人倾倒或翻转物料箱时，内伸臂的阻挡能很好地防止物料箱发生弹性形变而松脱，进一步提高夹持的稳固性。

进一步的方案是，在第一方向上，第一间隔大于第四夹持结构的宽度。

由上可见，此设置能保证第一间隔大于物料箱上具有边框部分的壁厚，保证内伸臂能顺利进入物料箱内。

进一步的方案是，第四夹持结构具有朝向第三夹持结构伸出的第四夹持部，第四夹持部与配合内侧之间在第一方向上具有第二间隔。

由上可见，由于物料箱上部外周具有外凸的边框，边框的底部具有上凹的成型凹位，物料箱支撑在第四夹持结构时，第四夹持部则可伸入边框底部的成型凹位中，从而提高防松脱效果。

进一步的方案是，内伸臂部的延伸末端具有导向斜面，导向斜面朝向配合内侧与第四夹持结构。

由上可见，导向斜面的设置使内伸臂更轻易地伸入物料箱，避免发生硬接触而损坏物料箱或夹具。

进一步的方案是，第一夹持位和第二夹持位在第二方向依次设置。

由上可见，第三夹持结构与第四夹持结构对物料箱上部的外凸边框进行垂向夹持并对物料箱提供上提力，此设置使物料箱的重心下移，抓取效果更稳定；由于物料箱外周壁下部的弹性形变能力比上部的弹性形变能力弱，第一夹持结构与第二夹持结构对物料箱下部进行水平方向上的夹持能避免由于物料箱弹性形变而产生的抓取不稳定；另外，垂向夹持位置与水平方向夹持位置分别位于物料箱的上下部，倾倒和翻转物料箱时对物料箱提供的支撑力更均匀，倾倒和翻转动作更稳定。

进一步的方案是，第三夹持结构在第三方向上延伸成长形。

由上可见，此设置能增大第三夹持面与内伸臂与物料箱的配合面积，从而提高限位效果。

进一步的方案是，第二夹持结构和/或第四夹持结构固定在配合内侧上。

由上可见，第二夹持结构和第四夹持结构固定，通过气缸驱动第一夹持结构和第三夹持结构移动，此设置能降低夹具的制造成本，物料箱从自由状态到被限定状态的移动过程更具可控性。

进一步的方案是，夹持臂设有沿第三方向延伸的长形安装槽；第四夹持结构通过螺栓固定在长形安装槽处。

由上可见，由于第四夹持结构用于对物料箱进行支撑，此设置使第四夹持结构在第三方向上的位置可调整，可通过调整第四夹持结构的位置使第四夹持结构的位置更靠近将要抓取和运送的物料箱的中央处，从而对物料箱进行稳定的支撑。

进一步的方案是，夹具还包括连接在固定座上的摄像装置，摄像装置的朝向为第三方向。

由上可见，在抓取物料箱前可通过摄像装置获取图像数据，系统对图像数据分析并判断物料箱的尺寸和位置数据，随后系统根据尺寸和位置数据调整夹持臂和各个夹持结构的张开位置，从而保证夹具对物料箱抓取的成功率。

本实用新型第二目的提供的机器人包括夹具，夹具采用上述的夹具。

进一步的方案是，机器人包括机械臂，夹具沿第三方向安装在机械臂上。

附图说明

图1为本实用新型机器人的夹具实施例第一视角的结构图。

图2为本实用新型机器人的夹具实施例中部分组件第一视角的结构图。

图3为本实用新型机器人的夹具实施例中部分组件第二视角的结构图。

图4为本实用新型机器人的夹具实施例第一状态的结构图。

图5为本实用新型机器人的夹具实施例第二状态的结构图。

图6为本实用新型机器人的夹具实施例第二状态的局部示意图。

图7为本实用新型机器人的夹具实施例第三状态的结构图。

图8为本实用新型机器人的夹具实施例第四状态的局部示意图。

具体实施方式

参见图1，图1为本实用新型机器人的夹具实施例第一视角的结构图。本实用新型提供的机器人包括机械臂和夹具，机械臂为六轴机械臂，夹具为本实用新型提供的夹具，夹具以z轴方向作为转动轴向安装在机械臂的末端上。由于夹具用于对物料箱正在相互垂直的三个方向上进行限定，因此各个附图上建立统一三维坐标系，以x轴方向、y轴方向和z轴方向分别代表第一方向、第二方向和第三方向。在搬运物料箱时，y轴正向为竖直朝上的方向。

夹具具有用于与机械臂的末端固定连接的连接座10，固定座11固定连接在连接座10上，固定座11上固定安装有沿x轴方向设置的x轴方向直线气缸111，x轴方向直线气缸111上具有两个可沿x轴方向移动的直线移动块112，每个直线移动块112上固定安装有一个夹持臂12，夹持臂12呈板块状，两个夹持臂12之间形成用于夹持物料箱的夹持空间100，在y轴方向上，夹持空间100的相对两端均连通至夹具之外。在x轴方向直线气缸111驱动下，两个直线移动块112移动使两个夹持臂12的间距变化。在两个直线移动块112之间，x轴方向直线气缸111上还安装有摄像装置4。摄像装置4包括一个朝向为y轴负向的相机41和两个分别位于相机41两侧的光源42。

结合图1、图2和图3，图2为本实用新型机器人的夹具实施例中部分组件第一视角的结构图，图3为本实用新型机器人的夹具实施例中部分组件第二视角的结构图。每个夹持臂12均具有朝向夹持空间100的配合内侧120，配合内侧120上安装有第一夹持结构21、第二夹持结构22、第三夹持结构31和第四夹持结构32。以下仅对中一侧的夹持臂12及其上的四个夹持结构进行说明。

首先，在z轴方向上，在夹持臂12的配合内侧120上，靠近x轴方向直线气缸111的一端固定安装有第一夹持结构21，第一夹持结构21由沿z轴方向设置的z轴方向直线气缸210和安装在z轴方向直线气缸210活塞杆末端的第一夹持件211构成，第一夹持件211朝向为z轴正向，在z轴方向直线气缸210驱动下，第一夹持件211可沿z轴方向移动。在夹持臂12的配合内侧120上，远离x轴方向直线气缸111的一端固定有第二夹持结构22，第二夹持结构22为弯折从夹持臂12上伸出的挡板。第一夹持件211和第二夹持结构22相对设置，第一夹持件211和第二夹持结构22之间形成第一夹持位200。

在第一夹持结构21和第二夹持结构22之间，第三夹持结构31和第四夹持结构32沿y轴负向依次设置在配合内侧120上。第三夹持结构31由y轴方向直线气缸310和连接在y轴方向直线气缸310的活塞杆末端的第三夹持件311组成。夹持臂12设有沿z轴方向延伸的长形安装槽121；第四夹持结构32通过螺栓固定在长形安装槽121处。第三夹持件311与第四夹持结构32之间形成第二夹持位300。当夹具夹持并运送物料箱时，y轴正向为竖直朝上的方向，此时第二夹持位300位于第一夹持位200的正上方。

第三夹持件311具有朝向第四夹持结构32的第三夹持面312，第三夹持件311还包括从第三夹持面312沿y轴方向朝第四夹持结构32伸出的内伸臂部313，内伸臂部313与配合内侧120之间在x轴方向上具有第一间隔d1。内伸臂部313上在y轴负向上的延伸末端具有导向斜面315，导向斜面315朝向配合内侧120与第四夹持结构32之间。第三夹持件311在z轴方向上延伸成长形，内伸臂部313上设置有断口314以减重。

第四夹持结构32具有朝向第三夹持结构31伸出的第四夹持部321，第四夹持部321与配合内侧120之间在x轴方向上具有第二间隔d2。在x轴方向上，第一间隔d1大于第四夹持结构32的宽度w，第四夹持结构32的宽度w指第四夹持结构32从配合内侧120沿x轴方向伸出的尺寸。

参见图4和图5，图4为本实用新型机器人的夹具实施例第一状态的结构图，图5为本实用新型机器人的夹具实施例第二状态的结构图。当机器人驱动机械臂使夹具移动到物料箱9的上方后，视觉系统通过摄像装置4获取关于物料箱9的图像数据并对物料箱9的尺寸进行识别，对物料箱9的位置进行判断，并将判断数据发送至机器人的控制系统，控制系统则控制机械臂移动和夹具张合。首先机械臂下降使相对设置的两个夹持臂12进入夹持空间100，物料箱9到达准确位置后，x轴方向直线气缸111启动，最终夹持臂12从物料箱9的两侧对物料箱9以预设夹紧力进行夹紧。

结合图6，图6为本实用新型机器人的夹具实施例第二状态的局部示意图。物料箱9具有周壁91，周壁91的外周具有向外凸起的边框92，边框92的底部具有成型凹位920，此时成型凹位920位于第四夹持部321的正上方；此时第三夹持件311的内伸臂部313处于收缩状态而未伸入物料箱9的物料空间900内。

结合图7，图7为本实用新型机器人的夹具实施例第三状态的结构图。z轴方向直线气缸210启动，第一夹持件211沿z轴正向移动并抵接物料箱9，最终第一夹持件211于第二夹持结构22在z轴方向上从相对两侧以预设夹紧力对物料箱9限定。

结合图8，图8为本实用新型机器人的夹具实施例第四状态的局部示意图。最后，y轴方向直线气缸310启动，第三夹持件311沿y轴负向移动，内伸臂部313伸入物料空间900中，第三夹持面312抵接在周壁91的上端面上，第四夹持部321进入成型凹位920中，第三夹持件311和第四夹持部321在y轴方向上从相对两侧以预设夹持力对物料箱9限定，同时，内伸臂部313与夹持臂12从x轴方向上从相对两侧对物料箱9的周壁91限定。

本实用新型提供的夹具可通过调整夹持臂或者夹持结构之间的间距以调整夹持空间的大小或夹持位的尺寸，因此本实用新型提供的夹具适应于对多种尺寸的物料箱进行稳定地抓取。

另外，物料箱为塑料箱体而具有一定弹性形变能力，倾倒或翻转物料箱时，为防止周壁产生一定形变而脱离夹持位进而使物料箱脱落，针对物料箱的周壁以及周壁上带有成型凹位的边框，夹具上设置了可伸入物料箱内的内伸臂部以及可伸入成型凹位的第四夹持部，从而使机器人能对物料箱进行稳定的码垛、倾倒以及翻转工作。

在其他实施例中，第二夹持结构和/或第四夹持结构包括对方方向设置的直线气缸和连接在直线气缸末端的夹持件。

在其他实施例中，第一夹持位和第二夹持位并非沿y轴方向依次设置。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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