一种精确定位的机械手装置论文和设计

全文摘要

本实用新型公开一种精确定位的机械手装置，包括支座、旋转机构、双悬臂机构和升降机构，其中，所述旋转机构包括通过同步带相连的主旋转机构和副旋转机构，所述双悬臂机构包括第一悬臂结构、第二悬臂结构和夹爪结构，所述升降机构设置在支座上，所述副旋转机构附重设置在升降机构上，所述第一悬臂结构与副旋转机构相连，所述第一悬臂结构通过皮带与第二悬臂结构相连，所述夹爪结构设置在第二悬臂结构上，工作时，所述主旋转机构带动第一悬臂结构转动，所述副旋转机构带动第二悬臂结构转动，所述升降机构带动副旋转机构上下运动。该机械手装置整体体积小、成本低，又能够夹取精确、通用性强、适用范围广。

主设计要求

1.一种精确定位的机械手装置，其特征在于：包括支座(1)、旋转机构(2)、双悬臂机构(3)和升降机构(4)，其中，所述旋转机构(2)包括通过同步带相连的主旋转机构(21)和副旋转机构(22)，所述双悬臂机构(3)包括第一悬臂结构(31)、第二悬臂结构(32)和夹爪结构(33)，所述升降机构(4)设置在支座(1)上，所述副旋转机构(22)附重设置在升降机构(4)上，所述第一悬臂结构(31)与副旋转机构(22)相连，所述第一悬臂结构(31)通过皮带与第二悬臂结构(32)相连，所述夹爪结构(33)设置在第二悬臂结构(32)上，工作时，所述主旋转机构(21)带动第一悬臂结构(31)转动，所述副旋转机构(22)带动第二悬臂结构(32)转动，所述升降机构(4)带动副旋转机构(22)上下运动。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述主旋转机构(21)包括主步进电机(211)、由主步进电机(211)驱动旋转的主同步轮(212)以及通过同步带与主同步轮(212)相连的从同步轮(213)。

3.根据权利要求2所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述副旋转机构(22)包括插入设置在支座(1)内且与从同步轮(213)固锁的传力杆(221)、驱动传力杆(221)转动的副步进电机(222)和连接器(223)，所述副步进电机(222)和传力杆(221)之间通过连接器(223)固锁。

4.根据权利要求3所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述第一悬臂结构(31)包括主支架(311)、设置在主支架(311)上且与传力杆(221)固锁的主动轮(312)、通过皮带与主动轮(312)相连的从动轮(313)。

5.根据权利要求4所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述第二悬臂结构(32)包括副支架(321)和与从动轮(313)固锁的连接轴(322)，所述连接轴(322)与副支架(321)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述夹爪结构(33)设置在副支架(321)上，所述夹爪结构(33)包括驱动电机(331)、与驱动电机(331)相连的码盘轴(332)和凸轮轴(333)、设置在副支架(321)上的光耦(218)、导轨(335)、滑块(336)、探针(337)、复位弹簧(338)和夹取管式液体容器的爪片(339)，所述复位弹簧(338)与爪片(339)相连，所述爪片(339)通过滑块(336)安装于导轨(335)上，所述探针(337)安装于滑块(336)上，所述凸轮轴(333)、码盘轴(332)与驱动电机(331)依次进行安装后装入副支架(321)上，所述光耦(218)安装于码盘轴(332)对应位置。

7.根据权利要求1或6所述的一种精确定位的机械手装置，其特征在于，所述升降机构(4)包括与支座(1)固锁的丝杆电机(41)、与丝杆电机(41)相连的丝杆(42)、通过丝杆螺母(43)与丝杆(42)固锁的运动连接块(44)以及设置在支座(1)上的斩光片(45)和光耦(218)，所述副旋转机构(22)附重设置于运动连接块(44)上。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及管式液体容器移动装置技术领域，具体是涉及一种精确定位的机械手装置。

背景技术

在体外诊断行业的医疗检验仪器中，抓取机构的使用非常广泛，即将管式液体容器由一处转移至另一处，进行检测。为提高检测效率，目前市场上通常采用导轨结构或单一悬臂结构的设备，来实现对管式液体容器的移动，但是通常导轨结构的设备体积庞大且费用较高，而单一悬臂结构的设备可抓取点位少，局限性大，通用性差，只能在一定范围内移动管式液体容器。然而，在体外诊断行业的医疗检验仪器中，对体积要求非常高，且又需要满足通用性及低成本性。

实用新型内容

针对现有技术中存在的上述问题，旨在提供一种整体体积小、成本低，又能够夹取精确、通用性强、适用范围广的精确定位的机械手装置。

具体技术方案如下：

一种精确定位的机械手装置，包括支座、旋转机构、双悬臂机构和升降机构，其中，所述旋转机构包括通过同步带相连的主旋转机构和副旋转机构，所述双悬臂机构包括第一悬臂结构、第二悬臂结构和夹爪结构，所述升降机构设置在支座上，所述副旋转机构附重设置在升降机构上，所述第一悬臂结构与副旋转机构相连，所述第一悬臂结构通过皮带与第二悬臂结构相连，所述夹爪结构设置在第二悬臂结构上，工作时，所述主旋转机构带动第一悬臂结构转动，所述副旋转机构带动第二悬臂结构转动，所述升降机构带动副旋转机构上下运动。

优选的，所述主旋转机构包括主步进电机、由主步进电机驱动旋转的主同步轮以及通过同步带与主同步轮相连的从同步轮。

优选的，所述副旋转机构包括插入设置在支座内且与从同步轮固锁的传力杆、驱动传力杆转动的副步进电机和连接器，所述副步进电机和传力杆之间通过连接器固锁。

优选的，所述第一悬臂结构包括主支架、设置在主支架上且与传力杆固锁的主动轮、通过皮带与主动轮相连的从动轮。

优选的，所述第二悬臂结构包括副支架和与从动轮固锁的连接轴，所述连接轴与副支架固定连接。

优选的，所述夹爪结构设置在副支架上，所述夹爪结构包括驱动电机、与驱动电机相连的码盘轴和凸轮轴、设置在副支架上的光耦、导轨、滑块、探针、复位弹簧和夹取管式液体容器的爪片，所述复位弹簧与爪片相连，所述爪片通过滑块安装于导轨上，所述探针安装于滑块上，所述凸轮轴、码盘轴与驱动电机依次进行安装后装入副支架上，所述光耦安装于码盘轴对应位置。

优选的，所述升降机构包括与支座固锁的丝杆电机、与丝杆电机相连的丝杆、通过丝杆螺母与丝杆固锁的运动连接块以及设置在支座上的斩光片和光耦，所述副旋转机构附重设置于运动连接块上。

上述技术方案的积极效果是：

1)本实用新型精确定位的机械手装置，相比市场上大多的导轨结构设备，其整体结构小巧，成本适当，又能够精确定位、抓取、放置管式液体容器，可完成一定范围内任意位置的取放任务；相比市场上单一悬臂结构的设备，其工作范围更广，可工作位置更多，通用性强；

2)本实用新型采用了双悬臂机构和主副旋转机构，可增大夹片的夹取范围，实现任意位置的取放，定位更精确；

3)本实用新型中的副旋转机构整体附重在升降机构上，有效降低了悬臂的重量，使得悬臂的转动更灵活，定位更准确；

4)本实用新型中的夹爪结构在抓取管式液体容器时是通过复位弹簧复位实现的，当出现断电等任何情况下，保证夹紧功能不失效，管式液体容器不掉落；

5)本实用新型采用码盘配合光耦的结构来实现在正常运转时复位、运转时断电的复位、断电后机构被手动旋转后等任何情况下的自动复位功能，实现精确定位。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图一；

图2为图1的剖视图；

图3为本实用新型的结构示意图二；

图4为本实用新型中的码盘的结构示意图；

图5为本实用新型中的双悬臂机构的结构示意图；

图6为本实用新型中的夹爪结构的剖视图。

附图中，1、支座；2、旋转机构；21、主旋转机构；211、主步进电机；212、主同步轮；213、从同步轮；214、花键轴；215、码盘；216、零位检测点；217、任意位置检测点；218、光耦；22、副旋转机构；221、传力杆；222、副步进电机；223、连接器；224、轴承；3、双悬臂机构；31、第一悬臂结构；311、主支架；312、主动轮；313、从动轮；32、第二悬臂结构；321、副支架；322、连接轴；33、夹爪结构；331、驱动电机、332、码盘轴；333、凸轮轴；334、导向轴；335、导轨；336、滑块；337、探针；338、复位弹簧；339、爪片；4、升降机构；41、丝杆电机；42、丝杆；43、丝杆螺母；44、运动连接块；45、斩光片。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本实用新型提供的作具体阐述。

图1为本实用新型的结构示意图一；图2为图1的剖视图；图3为本实用新型的结构示意图二；图4为本实用新型中的码盘215的结构示意图；图5为本实用新型中的双悬臂机构3的结构示意图；图6为本实用新型中的夹爪结构33的剖视图。请结合图1和图2所示，示出了一种精确定位的机械手装置，包括支座1、升降机构4、旋转机构2和双悬臂机构3，升降机构4与旋转机构2相连，控制旋转机构2上下运动，旋转机构2与双悬臂机构3相连，控制双悬臂机构3在一定范围内精准定位。

具体的，该旋转机构2包括主旋转机构21和副旋转机构22。如图3和图4所示，其中，主旋转机构21包括主步进电机211、由主步进电机211驱动旋转的主同步轮212以及通过同步带与主同步轮212相连的从同步轮213，本主旋转机构21中，通过主步进电机211驱动主同步轮212转动，主同步轮212通过同步带带动从同步轮213转动，为使从同步轮213精准定位，在该从同步轮213上固锁设置有花键轴214和码盘215，在支座1上设置有光耦218，从同步轮213与花键轴214固锁实现同步运动，从同步轮213与码盘215进行固锁，配合光耦218实现定位及反馈，由于主旋转机构21与副旋转机构22相连，副旋转机构22与双悬臂机构3相连，因此，主旋转机构21可以控制双悬臂机构3进行旋转运动，可实现0度-350度范围内位置定位。更进一步的，码盘215的内圈设有零位检测点216、外圈设有任意位置检测点217，所以，码盘215与光耦218配合实现精确定位，即码盘215内圈实现零位控制，外圈实现任意位置的控制。

副旋转机构22包括插入设置在支座1内且与从同步轮213固锁的传力杆221、驱动传力杆221转动的副步进电机222和连接器223，副步进电机222和传力杆221之间通过连接器223进行固锁，传力杆221通过轴承224与双悬臂机构3进行定位安装，本副旋转机构22中，通过副步进电机222驱动传力杆221转动，由于传力杆221与双悬臂机构3相连，因此，副旋转机构22可以控制双悬臂机构3进行旋转运动，可实现0度-350度范围内位置定位。

双悬臂机构3包括第一悬臂结构31、第二悬臂结构32和夹爪结构33，第一悬臂结构31带动第二悬臂结构32转动，夹爪结构33设置在第二悬臂结构32上，通过电机驱动夹取管式液体容器。具体的，第一悬臂结构31包括：主支架311、设置在主支架311上且与传力杆221固锁的主动轮312、通过皮带与主动轮312相连的从动轮313，工作时，通过副步进电机222驱动传力杆221转动，传力杆221与主动轮312固锁，主动轮312转动，主动轮312通过皮带带动从动轮313转动。第二悬臂结构32包括副支架321和与从动轮313固锁的连接轴322，连接轴322与副支架321固定连接，从动轮313在转动时可带动副支架321转动，可实现0度-320度范围内旋转。

如图5和图6所示，夹爪结构33设置在副支架321上，在一个固定圆环柱体空间范围内，夹爪结构33可实现任意位置的精准定位、抓取、放置功能。夹爪结构33包括：驱动电机331、与驱动电机331相连的码盘轴332和凸轮轴333、设置在副支架321上的光耦218、导向轴334、导轨335、滑块336、探针337、复位弹簧338和夹取管式液体容器的爪片339，左右爪片339通过滑块336分别安装于导轨335上，探针337安装于左右滑块336上，凸轮轴333、码盘轴332与驱动电机331依次进行安装后装入副支架321上，检测光耦218安装于码盘轴332对应位置，本夹爪结构33在工作时，通过程序对其进行动作控制，程序控制驱动电机331的转动，驱动电机331带动码盘轴332及凸轮轴333转动，码盘轴332配合光耦218，对其位置进行检测，从而实现凸轮轴3330度和90度两个位置的控制及切换，凸轮轴3330度和90度位置分别对应左右爪片339打开和合拢的位置，爪片339通过复位弹簧338进行复位，复位弹簧338推动左右爪片339对管式液体容器进行夹紧，左右爪片339通过凸轮轴333驱动进行分开，爪片339的位置通过码盘轴332配合光耦218进行精确定位。在爪片339分开和合拢的行程中，通过光耦218对爪片339位置的检测，结合探针337的导通和短路电路的作用，实现对管式液体容器有无的判断。判断依据：凸轮轴3330度时，爪片339张开，此时电路为通路，无管式液体容器抓取；凸轮轴33390度时，爪片339夹紧，此时电路为断路，有管式液体容器抓取。

为实现夹爪结构33上下移动以适应不同高度的管式液体容器，该机械手装置还设有升降机构4，此升降机构4可实现对副旋转机构22的上下升降动作。具体的，结合图1所示，升降机构4包括与支座1固锁的丝杆电机41、与丝杆电机41相连的丝杆42、通过丝杆螺母43与丝杆42固锁的运动连接块44以及设置在支座1上的斩光片45和光耦218，运动连接块44与副旋转机构22相连，工作时，丝杆电机41驱动丝杆42旋转，丝杆42通过丝杆螺母43与运动连接块44固锁，驱动运动连接块44实现上下运动，运动连接块44上连接着副旋转机构22，运动连接块44的上下运动可带动副旋转机构22的上下运动，副旋转机构22上连接着双悬臂机构3，带动双悬臂机构3上下运动，斩光片45配合光耦218实现位置定位，整个升降机构4配合精度高，定位精准，在行程范围内可在任意位置停止及启动，实现对不同高度的管式液体容器的夹取。

本实用新型精确定位的机械手装置，相比市场上大多的导轨335结构设备，其整体结构小巧，成本适当，又能够精确定位、抓取、放置管式液体容器，可完成一定范围内任意位置的取放任务；相比市场上单一悬臂结构的设备，其工作范围更广，可工作位置更多，通用性强。

本实用新型采用了双悬臂机构3和主副旋转机构22，可增大夹片的夹取范围，实现任意位置的取放，定位更精确；本实用新型中的副旋转机构22整体附重在升降机构4上，有效降低了悬臂的重量，使得悬臂的转动更灵活，定位更准确；本实用新型中的夹爪结构33在抓取管式液体容器时是通过复位弹簧338复位实现的，当出现断电等任何情况下，保证夹紧功能不失效，管式液体容器不掉落；本实用新型采用码盘215配合光耦218的结构来实现在正常运转时复位、运转时断电的复位、断电后机构被手动旋转后等任何情况下的自动复位功能，实现精确定位。

以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

设计图

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主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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