CN108527423A - 结构自适应机械手抓取机构 - Google Patents

Abstract

一种结构自适应机械手抓取机构，该抓取机构包括旋转装置、抓取机构和三个平移机构；三个平移机构包括第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构；其根据反馈的位置信息调整工业吸盘之间的位置距离，使工业吸盘通过旋转、平移运动到电视机背板的光滑可吸附表面位置，保证了不同型号的电视机背板都能完成自动检测、抓取、分拣的过程；这是电视机智能化生产线的第一步也是最重要的一步，对于不同型号的电视机装配线，不再需要人工更换机械手，提高生产率的同时也提高了装配精度。

Description

结构自适应机械手抓取机构

技术领域

本发明涉及电视机自动化装配线设计领域，更具体地说，涉及一种电视机背板自适应抓取机构装置。

背景技术

自动化生产线作为制造基础尤其重要。随着我国科技实力的不断提高，我国的工业控制自动化技术和应用都有了长足发展，工控机系统行业已经形成，自动化生产线正在向智能化、网络化和集成化方向发展。目前，在实际工业生产过程中，一般都需要对工件进行取料、移动、翻转的操作，但是在很多加工生产过程中都是采用人工实施取料、移动和翻转的操作，操作动作单一、重复，且不方便，生产效率低，并且这样很容易损坏和污染工件，尤其会造成操作者的疲劳，而自动化的生产能够保证产品的高精度、高质量、高效率要求，因此自动化机械手被广泛研发和应用与成型机、机床、流水线和压铸机等设备或装置上，以用于执行移动、分拣、抓取和检测等操作，但是现有技术和装置都有各自的缺点，如占用空间大、结构复杂、效率低等局限性。如何实现对不同型号电视机背板的夹取，从而实现工件准确、快速、高效的移动和自动识别型号的自动控制，是很多企业在研究和探索问题。

发明内容

发明目的：

本发明设计一种基于机器视觉的自动识别电视机背板型号并根据背板型号自动调整抓取位置的自适应机械手，即结构自适应机械手抓取机构，其能够自动取料、分拣、移动、旋转、且具有生产效率高、运动轨迹所占空间小等优点。其目的是解决电视机装配生产线生产不同型号的电机需要更换机械手的问题，节省人力，降低成本，提高生产效率。

技术方案：

一种结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：该抓取机构包括旋转装置、抓取机构和能向三个方向水平移动的三个平移机构；三个平移机构包括第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构；其中第一平移机构和第二平移机构设置在上盖板、下盖板之间，第一平移机构和第二平移机构的运动轨迹都是沿x方向水平移动，第三平移机构设置在上盖板上的顶板内，旋转装置设置在第三平移机构的顶板上或者上盖板上；抓取机构包括第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构，第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构分别连接第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构。

第一平移机构包括第一直齿轮、第一直齿条和第一支撑销；第二平移机构包括第二直齿轮、第二直齿条和第二支撑销，第一直齿轮通过锁紧螺钉与第一电机轴直接相连，第一直齿轮与第一直齿条拟合（啮合），第一直齿条和第一支撑销平行；

第二直齿轮通过锁紧螺钉与第二电机轴直接相连，第二直齿轮与第二直齿条拟合，第二直齿条和第二支撑销平行；

第一直齿条、第一支撑销、第二直齿条、第二支撑销长度相同，第一直齿条和第一支撑销的远离上盖板的一端共同与第一抓取机构的第一吸盘固定板相连，第二直齿条和第二支撑销的远离上盖板的一端共同与第二抓取机构的第二吸盘固定板相连；

第三平移机构包括第三直齿轮、第三直齿条和第三支撑销；第三直齿轮通过锁紧螺钉与第三电机轴直接相连，第三直齿轮与第三直齿条拟合，第三直齿条和第三支撑销平行且长度相同，第三直齿条和第三支撑销的远离顶板的共同与一端分别有俩装配孔与第三抓取机构的第三吸盘固定板相连。

上述齿轮和齿条用于驱动，支撑销用于随动和限位；

旋转装置包括旋转装置底座、旋转轴、横向斜齿轮（轴向水平）、竖向斜齿轮（轴向竖直）、旋转盘和旋转装置支撑板（38）；旋转装置底座（04）通过装配孔设置在上盖板（01）上，旋转装置支撑板（38）通过两侧面装配孔安装到旋转装置底座（04）上，旋转轴（34）的一端（下端）插入到旋转装置底座（04）中心孔中，第四电机（08）通过装配孔设置在旋转装置支撑板（38）侧面，电机主轴与横向斜齿轮（35）直接连接，旋转轴（34）另一端（上端）插入竖向斜齿轮（36）和旋转盘（37）中心孔中，竖向斜齿轮（36）设置在旋转装置支撑板（38）内部通过上面四个装配孔与旋转盘（37）装配在一起，横向斜齿轮（35）也设置在旋转装置支撑板（38）内部，竖向斜齿轮（36）与横向斜齿轮（35）垂直拟合，旋转盘（37）设置在旋转装置支撑板（38）外部（如图所示的上方！），旋转盘（37）上留有装配孔，可直接与大多数串联机器人、并联机器人和直角坐标机器人末端直接相连，通过第四电机（08）转动带动横向斜齿轮（35）和竖向斜齿轮（36）转动，竖向斜齿轮（36）转动带动旋转盘（37）转动，从而使整个机械手沿z轴旋转一定角度，实现机械手可抓取、分拣、放置取任意角度的背板等动作。

抓取装置分为三个抓取机构，三个抓取机构对应三个平移机构，其中第一抓取机构包括第一吸盘固定板（21）、第一吸盘固定夹（22）和第一工业吸盘（23）；

第二抓取机构包括第二吸盘固定板（24）、第二吸盘固定夹（25）和第二工业吸盘（26）；第一工业吸盘（23）设置在第一吸盘固定夹（22）下方，第二工业吸盘（26）设置在第二吸盘固定夹（25）下方，第一吸盘固定板（21）设置在第一吸盘固定夹（22）的上下两螺母之间，第二吸盘固定板（24）设置在第二吸盘固定夹（25）的上下两螺母之间，第一吸盘固定夹（22）上方插入吸管与第一工业吸盘（23）接通，第二吸盘固定夹（25）上方插入吸管与第二工业吸盘（26）；

第三抓取机构包括第三吸盘固定板（31）、第三吸盘固定夹（32）和第三工业吸盘（33），第三工业吸盘（33）设置在第三吸盘固定夹（32）下方，第三吸盘固定板（31）设置在第三吸盘固定夹（32）的上下两螺母之间，第三吸盘固定夹（32）上方插入吸管与第三工业吸盘（33）接通。

第一吸盘固定板（21）与第一平移机构的第一直齿条（14）和第一支撑销（15）设置在一起，通过第一电机（05）带动第一直齿轮（13）转动，第一直齿轮（13）与第一直齿条（14）啮合，从而带动第一抓取机构沿x方向水平移动。

第二吸盘固定板（24）与第二平移机构的第二直齿条（17）以及第二支撑销（18）设置在一起，通过第二电机（06）带动第二直齿轮（16）转动，第二直齿轮（16）与第二直齿条（17）啮合，从而带动第二抓取机构沿x方向水平移动。

第三吸盘固定板（31）与第三平移机构的第三直齿条（28）以及第三支撑销（29）设置在一起，通过第三电机（07）带动第三直齿轮（27）转动，第三直齿轮（27）与第三直齿条（28）啮合，从而带动第三抓取机构沿y方向水平移动。

第一吸盘固定板（21）、第二吸盘固定板（24）与第三吸盘固定板（31）设置在同一水平高度，保证每个工业吸盘也在同一水平高度。

第一平移机构与第二平移机构关于上盖板（01）和下盖板（02）的中心点对称分布（即第一平移机构与第二平移机构的外部端点至中心点的距离相同！），在平移机构对应的位置上设置有检测装置；检测装置包括第一位移传感器（19）、第二位移传感器（20）、第三位移传感器（30）和工业相机（12），其中第一位移传感器（19）和第二位移传感器（20）设置在上盖板（01）与下盖板（02）之间，第一位移传感器（19）和第二位移传感器（20）分别对应第一平移机构和第二平移机构，检测第一抓取机构和第二抓取机构相对与机械手中心轴（即整个装置的中心轴，也可以说是上盖板（01）与下盖板（02）的中心轴）的水平位置，其中第三位移传感器（30）设置在顶板（03）中，对应第三平移机构，检测第三抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置（即整个装置的中心轴，也可以说是上盖板（01）与下盖板（02）的中心轴），其中工业相机（12）安装在相机支撑架（39）上，相机支撑架（39）设置在旋转装置后方，并与上盖板（01）装配在一起，工业相机（12）镜头方向沿z方向垂直向下。

工业相机（12）拍摄的电视机背板的图像进行处理，和标准模板进行比对分析，检测电视机背板的品质，在电视机背板的图像中提取抓取位置坐标，输入到控制器，控制器同时控制四个电机转动，实现旋转装置的转动和平移装置的水平移动，与第一位移传感器（19）、第二位移传感器（20）、第三位移传感器（30）反馈的信息实时比对构成全闭环控制提高机械手的运动精度，完成机械手的自适应调节。

所述第一第二平移机构安装在上下盖板之间关于中心对称设置，移动轨迹平行方向相反，所述第三平移机构安装在上盖板与顶板之间，移动轨迹与第一第二平移机构垂直，所述每个平移机构分别采用一套齿轮齿条支撑销在盖板中的槽内滑动，齿轮与电机轴直接相连，三套平移机构之间互不干扰，互不冲突，保证了结构的可行性。

旋转盘安装在固定底座上表面，旋转盘上设有装配孔可安装在机器人末端。

所述驱动机构共为四组分别控制三个平移装置的移动和一个旋转装置的转动；所述控制平移装置的驱动装置电机设置在电机座上，第一、第二驱动装置安装在上盖板上，分布在第三平移装置两侧，关于中心对称设置；

所述检测装置包括工业相机CCD、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器，所述工业相机CCD通过相机支撑架安装到上盖板下面，工业相机的拍摄方向垂直向下，拍摄分析电视机背板，通过图像处理软件进行外观检查分析，提取出背板相对于机械手的转动角度反馈至旋转装置，实时调节机械手使机械手与电视机背板相对水平，并提取出背板可吸附表面区域的位置坐标做为平移装置的输入信号；三个位移传感器分别对应三套平移装置，其中第一位移传感器、第二位移传感器设置在上下盖板之间，第三位移传感器内置于顶板中，方向分别对着各自吸盘固定板，测量工业吸盘的水平位移量并做为控制反馈信号与输入信号进行比较，构成闭环控制回路。

所述工业吸盘与吸盘固定夹相连，所述吸盘固定夹与吸盘固定板接触配合，每侧吸盘固定板上设置三个工业吸盘，所述工业吸盘固定板一端安装到齿条上，另一端安装到与齿条配套的支撑销上，能够保证工业吸盘跟随平移装置水平移动到指定位置。

优选地，所述第一、二、三、四驱动电机为步进电机或伺服电机。

优选地，组成抓取机构的工业吸盘为九个，在技术方案中设计六个工业吸盘就可稳定的抓取电视机背板，设计采用九个工业吸盘是为了防止其中有吸盘出现故障或者某一个工业吸盘吸附位置表面不光滑不能实现吸附时保证电视机背板依然能被稳定的抓取移动，提高机械手的安全性和可靠性。

本发明的有益效果是：本发明采用三个平移装置和一个旋转装置，可以同时带动三侧工业吸盘的移动和机械手整体的旋转，增加了机械手的自由度，提高了灵活性，通用性强。

优点效果：

本发明的优势具体如下：

1.实现基于电视机背板型号大小的机械手自适应调节；

2.机械手装有工业相机CCD可实时对电视机背板进行外观检测、品质分析；

3.旋转盘上有装配用螺纹孔，可安装在大多数串联机器人、并联机器人和直角坐标机器人末端，通用性好；

4.旋转机构可以使机械手自适应调节，转动到指定角度，确保背板可任意角度抓取、放置；

5.平移装置和旋转装置上分别装有位移监测装置、角度检测装置，构成闭环控制，确保机械手有很高的运动精度；

6.结构自适应机械手抓取机构，利用电传动功能，一套机械手可安装在不同规格的电视机装配生产线上，减少人工更换机械手情况，节省劳动力，提高生产效率。

7.本发明提供的结构自适应机械手抓取机构不仅可以实现电视机背板的自适应抓取，而且对当前适合工业吸盘抓取的薄板、工件等都可实现移动、分拣、抓取和检测等工作。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的结构自适应机械手抓取机构三维示意图；

图2为本发明实施例中提供的上下盖板三维图；

图3为本发明实施例中提供的结构自适应机械手抓取机构总装配俯视图；

图4为本发明实施例中提供的结构自适应机械手抓取机构总装配左视图；

图5为本发明实施例中提供的x方向平移装置三维图；

图6为本发明实施例中提供的y方向平移装置三维图；

图7为本发明实施例中提供的旋转装置三维图；

具体实施方式：

一种结构自适应机械手抓取机构，该抓取机构包括旋转装置、抓取机构和能向三个方向水平移动的三个平移机构；三个平移机构包括第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构；其中第一平移机构和第二平移机构设置在上盖板01、下盖板02之间，第一平移机构和第二平移机构的运动轨迹都是沿x方向水平移动，第三平移机构设置在上盖板01上的顶板03内，旋转装置设置在第三平移机构的顶板03上或者上盖板01上；抓取机构包括第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构，第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构分别连接第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构。

第一平移机构包括第一直齿轮13、第一直齿条14和第一支撑销15；第二平移机构包括第二直齿轮16、第二直齿条17和第二支撑销18，第一直齿轮13通过锁紧螺钉与第一电机05轴直接相连，第一直齿轮13与第一直齿条14拟合啮合，第一直齿条14和第一支撑销15平行；

第二直齿轮16通过锁紧螺钉与第二电机06轴直接相连，第二直齿轮16与第二直齿条17拟合，第二直齿条17和第二支撑销18平行；

第一直齿条14、第一支撑销15、第二直齿条16、第二支撑销17长度相同，第一直齿条14和第一支撑销15的远离上盖板01的一端共同与第一抓取机构的第一吸盘固定板21相连，第二直齿条17和第二支撑销18的远离上盖板01的一端共同与第二抓取机构的第二吸盘固定板24相连；

第三平移机构包括第三直齿轮27、第三直齿条28和第三支撑销29；第三直齿轮27通过锁紧螺钉与第三电机07轴直接相连，第三直齿轮27与第三直齿条28拟合，第三直齿条28和第三支撑销29平行且长度相同，第三直齿条28和第三支撑销29的远离顶板03的一端分别有俩装配孔用于与第三抓取机构的第三吸盘固定板31相连。

上述齿轮和齿条用于驱动，支撑销用于随动和限位；

旋转装置包括旋转装置底座04、旋转轴34、横向斜齿轮35（轴向水平）、竖向斜齿轮36（轴向竖直）、旋转盘37和旋转装置支撑板38；旋转装置底座04通过装配孔设置在上盖板01上，旋转装置支撑板38通过两侧面装配孔安装到旋转装置底座04上，旋转轴34的一端（下端）插入到旋转装置底座04中心孔中，第四电机08通过装配孔设置在旋转装置支撑板38侧面，电机主轴与横向斜齿轮35直接连接，旋转轴34另一端（上端）插入竖向斜齿轮36和旋转盘37中心孔中，竖向斜齿轮36设置在旋转装置支撑板38内部通过上面四个装配孔与旋转盘37装配在一起，横向斜齿轮35也设置在旋转装置支撑板38内部，竖向斜齿轮36与横向斜齿轮35垂直拟合，旋转盘37设置在旋转装置支撑板38外部（如图所示的上方！），旋转盘37上留有装配孔，可直接与大多数串联机器人、并联机器人和直角坐标机器人末端直接相连，通过第四电机08转动带动横向斜齿轮35和竖向斜齿轮36转动，竖向斜齿轮36转动带动旋转盘37转动，从而使整个机械手沿z轴旋转一定角度，实现机械手可抓取、分拣、放置取任意角度的背板等动作。

抓取装置分为三个抓取机构，三个抓取机构对应三个平移机构，其中第一抓取机构包括第一吸盘固定板21、第一吸盘固定夹22和第一工业吸盘23；

第二抓取机构包括第二吸盘固定板24、第二吸盘固定夹25和第二工业吸盘26；第一工业吸盘23设置在第一吸盘固定夹22下方，第二工业吸盘26设置在第二吸盘固定夹25下方，第一吸盘固定板21设置在第一吸盘固定夹22的上下两螺母之间，第二吸盘固定板24设置在第二吸盘固定夹25的上下两螺母之间，第一吸盘固定夹22上方插入吸管与第一工业吸盘23接通，第二吸盘固定夹25上方插入吸管与第二工业吸盘26；

第三抓取机构包括第三吸盘固定板31、第三吸盘固定夹32和第三工业吸盘33，第三工业吸盘33设置在第三吸盘固定夹32下方，第三吸盘固定板31设置在第三吸盘固定夹32的上下两螺母之间，第三吸盘固定夹32上方插入吸管与第三工业吸盘33接通。

第一吸盘固定板21与第一平移机构的第一直齿条14和第一支撑销15设置在一起，通过第一电机05带动第一直齿轮13转动，第一直齿轮13与第一直齿条14啮合，从而带动第一抓取机构沿x方向水平移动。

第二吸盘固定板24与第二平移机构的第二直齿条17以及第二支撑销18设置在一起，通过第二电机06带动第二直齿轮16转动，第二直齿轮16与第二直齿条17啮合，从而带动第二抓取机构沿x方向水平移动。

第三吸盘固定板31与第三平移机构的第三直齿条28以及第三支撑销29设置在一起，通过第三电机07带动第三直齿轮27转动，第三直齿轮27与第三直齿条28啮合，从而带动第三抓取机构沿y方向水平移动。

第一吸盘固定板21、第二吸盘固定板24与第三吸盘固定板31设置在同一水平高度，保证每个工业吸盘也在同一水平高度。

第一平移机构与第二平移机构关于上盖板01和下盖板02的中心点对称分布即第一平移机构与第二平移机构的外部端点至中心点的距离相同！，在平移机构对应的位置上设置有检测装置；检测装置包括第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器30和工业相机12，其中第一位移传感器19和第二位移传感器20设置在上盖板01与下盖板02之间，第一位移传感器19和第二位移传感器20分别对应第一平移机构和第二平移机构，检测第一抓取机构和第二抓取机构相对与机械手中心轴（即整个装置的中心轴，也可以说是上盖板01与下盖板02的中心轴的水平位置），其中第三位移传感器30设置在顶板03中，对应第三平移机构，检测第三抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置（即整个装置的中心轴，也可以说是上盖板01与下盖板02的中心轴），其中工业相机12安装在相机支撑架39上，相机支撑架39设置在旋转装置后方，并与上盖板01装配在一起，工业相机12镜头方向沿z方向垂直向下。

工业相机12拍摄的电视机背板的图像进行处理，和标准模板进行比对分析，检测电视机背板的品质，在电视机背板的图像中提取抓取位置坐标，输入到控制器，控制器同时控制四个电机转动，实现旋转装置的转动和平移装置的水平移动，与第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器30反馈的信息实时比对构成全闭环控制提高机械手的运动精度，完成机械手的自适应调节。

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

如图1所示，驱动装置分别对应平移装置和旋转装置，平移装置分为三个方向的水平移动，其中第一平移机构和第二平移机构设置在上盖板01、下盖板02之间，运动轨迹都沿x方向水平移动，第三平移机构设置在顶板03内、上盖板02上，旋转装置紧挨着第三平移机构也设置在上盖板02上，检测装置设置在机械手和平移装置对应的位置上。

上盖板01设置在下盖板02上部通过四个角的螺栓螺母装配在一起，如图2所示其中上盖板01与下盖板02内部有四个水平槽，槽沿x方向两侧全通，为第一、二平移机构的直齿条和支撑销提供横向水平滑动轨道，顶板03设置在上盖板01上部通过螺栓螺母装配，其中顶板03内部有两个竖直槽，槽沿y方向两侧全通，为第三平移机构的直齿条和支撑销提供竖向水平滑动轨道，旋转装置底座04设置在上盖板01上通过螺栓螺母装配。

驱动装置共有四个驱动机构，如图3所示，第一驱动机构包括第一电机05、第一电机底座09，第二驱动机构包括第二电机06、第二电机底座10，第一驱动机构和第二驱动机构设置在上盖板01上分别位于第三平移机构两侧，第三驱动机构包括第三电机07、第三电机底座11，第三驱动机构设置在顶板03上采用螺栓螺母装配，第四驱动机构包括第四电机08，设置在旋转装置支撑板38侧面。

平移装置共有三个平移机构，其中第一平移机构包括第一直齿轮13、第一直齿条14、第一支撑销15，第一直齿条14和第一支撑销15设置在上盖板01与下盖板02内水平移动槽内，第一直齿轮13通过锁紧螺钉与第一电机05轴直接相连，第一直齿轮13与第一直齿条14拟合，第一直齿条14和第一支撑销15长度相同，在远离盖板一端分别有俩装配孔与第一抓取机构的第一吸盘固定板21相连，其中第二平移机构包括第二直齿轮16、第二直齿条17、第二支撑销18，第二直齿条17和第二支撑销18设置在上盖板01与下盖板02内水平移动槽内，第二直齿轮16通过锁紧螺钉与第二电机06轴直接相连，第二直齿轮16与第二直齿条17拟合，第二直齿条16和第二支撑销17长度相同，在远离盖板一端分别有俩装配孔与第二抓取机构的第二吸盘固定板24相连，如图5所示；第三平移机构包括第三直齿轮27、第三直齿条28、第三支撑销29，第三直齿条28和第三支撑销29设置在顶板03内水平移动槽内，第三直齿条28、第三支撑销29直齿轮27通过锁紧螺钉与第三直齿条28、第三支撑销29电机07轴直接相连，第三直齿轮27与第三直齿条28拟合，第三直齿条28和第三支撑销29长度相同，在远离盖板一端分别有俩装配孔与第三抓取机构的第三吸盘固定板24相连，如图6所示。

旋转装置包括旋转装置底座04、旋转轴34、横向斜齿轮35、竖向斜齿轮36、旋转盘37、旋转装置支撑板38，如图7所示，旋转装置底座04通过装配孔设置在上盖板01上，旋转装置支撑板38通过两侧面装配孔安装到旋转装置底座04上，旋转轴34插入到旋转装置底座04中心孔中，第四电机08通过装配孔设置在旋转装置支撑板38侧面，电机主轴与横向斜齿轮35直接连接，旋转轴34另一端插入竖向斜齿轮36和旋转盘37中心孔中，竖向斜齿轮36设置在旋转装置支撑板38内部通过上面四个装配孔与旋转盘37装配在一起，竖向斜齿轮36与横向斜齿轮35垂直拟合，旋转盘37上留有装配孔，可直接与大多数串联机器人、并联机器人和直角坐标机器人末端直接相连，通过第四电机08转动带动横向斜齿轮35和竖向斜齿轮36转动，竖向斜齿轮36转动带动旋转盘37转动，从而使整个机械手沿z轴旋转一定角度，保证机械手可抓取、分拣、放置取任意角度的背板。

抓取装置分为三个抓取机构，其中第一抓取包括第一吸盘固定板21、第一吸盘固定夹22、第一工业吸盘23，如图4所示，第一工业吸盘23设置在第一吸盘固定夹22下方，第一吸盘固定板21设置在第一吸盘固定夹22两螺母之间，第一吸盘固定夹22上方插入吸管与第一工业吸盘23接通，第一吸盘固定板21与第一平移机构的第一直齿条14、第一支撑销15设置在一起，通过第一驱动机构带动第一直齿轮13转动，第一直齿轮13与第一直齿条14啮合，从而带动第一抓取机构沿x方向水平移动，其中第二抓取机构包括第二吸盘固定板24、第二吸盘固定夹25、第二工业吸盘26，如图5所示，第二工业吸盘26设置在第二吸盘固定夹25下方，第二吸盘固定板24设置在第二吸盘固定夹25两螺母之间，第二吸盘固定夹25上方插入吸管与第二工业吸盘26，第二吸盘固定板24与第二平移机构的第二直齿条17、第二支撑销18设置在一起，通过第二驱动机构带动第二直齿轮16转动，第二直齿轮16与第二直齿条17啮合，从而带动第二抓取机构沿x方向水平移动，其中第三抓取机构包括第三吸盘固定板31、第三吸盘固定夹32、第三工业吸盘33，如图6所示，第三工业吸盘33设置在第三吸盘固定夹32下方，第三吸盘固定板31设置在第三吸盘固定夹32两螺母之间，第三吸盘固定夹32上方插入吸管与第三工业吸盘33接通，第三吸盘固定板31与第三平移机构的第三直齿条28、第三支撑销29设置在一起，通过第三驱动机构带动第三直齿轮27转动，第三直齿轮27与第三直齿条28啮合，从而带动第三抓取机构沿y方向水平移动，其中第一吸盘固定板21、第二吸盘固定板24与第三吸盘固定板31设置在同一水平高度，保证九个工业吸盘也在同一水平高度。

检测装置包括第一位移传感器19、第二位移传感器20、第三位移传感器30、工业相机12，其中第一位移传感器19、第二位移传感器20设置在上盖板01与下盖板02之间，分别对应第一平移机构、第二平移机构，检测第一抓取机构和第二抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置，其中第三位移传感器30设置在顶板03中，对应第三平移机构，检测第三抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置，其中工业相机12安装在相机支撑架39上，相机支撑架39设置在机械手中旋转装置后方，与上盖板01装配在一起，工业相机12镜头方向沿z方向垂直向下。

工作原理是通过对工业相机拍摄的电视机背板的图像进行处理，和标准模板进行比对分析，检测电视机背板的品质，在电视机背板的图像中提取抓取位置坐标，输入到控制器，控制器同时控制四个电机转动，实现旋转装置的转动和平移装置的水平移动，与位移传感器反馈的信息实时比对构成全闭环控制提高机械手的运动精度，完成机械手的自适应调节。

综上，其根据反馈的位置信息调整工业吸盘之间的位置距离，使工业吸盘通过旋转、平移运动到电视机背板的光滑可吸附表面位置，保证了不同型号的电视机背板都能完成自动检测、抓取、分拣的过程；这是电视机智能化生产线的第一步也是最重要的一步，对于不同型号的电视机装配线，不再需要人工更换机械手，提高生产率的同时也提高了装配精度。

Claims (10)

1.一种结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：该抓取机构包括旋转装置、抓取机构和三个平移机构；三个平移机构包括第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构；其中第一平移机构和第二平移机构设置在上盖板（01）、下盖板（02）之间，第一平移机构和第二平移机构的运动轨迹都是沿x方向水平移动，第三平移机构设置在上盖板（01）上的顶板（03）内，旋转装置设置在第三平移机构的顶板（03）上或者上盖板（01）上；抓取机构包括第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构，第一抓取机构、第二抓取机构和第三抓取机构分别连接第一平移机构、第二平移机构和第三平移机构。

2.根据权利要求1所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第一平移机构包括第一直齿轮（13）、第一直齿条（14）和第一支撑销（15）；第二平移机构包括第二直齿轮（16）、第二直齿条（17）和第二支撑销（18），第一直齿轮（13）与第一电机（05）轴直接相连，第一直齿轮（13）与第一直齿条（14）拟合，第一直齿条（14）和第一支撑销（15）平行；

第二直齿轮（16）与第二电机（06）轴直接相连，第二直齿轮（16）与第二直齿条（17）拟合，第二直齿条（17）和第二支撑销（18）平行；

第一直齿条（14）、第一支撑销（15）、第二直齿条（16）、第二支撑销（17）长度相同，第一直齿条（14）和第一支撑销（15）的远离上盖板（01）的一端共同与第一抓取机构的第一吸盘固定板（21）相连，第二直齿条（17）和第二支撑销（18）的远离上盖板（01）的一端共同与第二抓取机构的第二吸盘固定板（24）相连；

第三平移机构包括第三直齿轮（27）、第三直齿条（28）和第三支撑销（29）；第三直齿轮（27）与第三电机（07）轴直接相连，第三直齿轮（27）与第三直齿条（28）拟合，第三直齿条（28）和第三支撑销（29）平行且长度相同，第三直齿条（28）和第三支撑销（29）的远离顶板（03）的共同与第三抓取机构的第三吸盘固定板（31）相连。

3.根据权利要求1所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：旋转装置包括旋转装置底座（04）、旋转轴（34）、横向斜齿轮（35）、竖向斜齿轮（36）、旋转盘（37）和旋转装置支撑板（38）；旋转装置底座（04）通过装配孔设置在上盖板（01）上，旋转装置支撑板（38）通过两侧面装配孔安装到旋转装置底座（04）上，旋转轴（34）的一端插入到旋转装置底座（04）中心孔中，第四电机（08）通过装配孔设置在旋转装置支撑板（38）侧面，电机主轴与横向斜齿轮（35）直接连接，旋转轴（34）另一端插入竖向斜齿轮（36）和旋转盘（37）中心孔中，竖向斜齿轮（36）设置在旋转装置支撑板（38）内部且与旋转盘（37）装配在一起，横向斜齿轮（35）也设置在旋转装置支撑板（38）内部，竖向斜齿轮（36）与横向斜齿轮（35）垂直拟合，旋转盘（37）设置在旋转装置支撑板（38）外部，旋转盘（37）上留有直接与大多数串联机器人、并联机器人和直角坐标机器人末端直接相连的装配孔，通过第四电机（08）转动带动横向斜齿轮（35）和竖向斜齿轮（36）转动，竖向斜齿轮（36）转动带动旋转盘（37）转动，从而使整个机械手以z轴为轴旋转一定角度，实现机械手可抓取、分拣、放置取任意角度的背板动作。

4.根据权利要求2所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：抓取装置分为三个抓取机构，三个抓取机构对应三个平移机构，其中第一抓取机构包括第一吸盘固定板（21）、第一吸盘固定夹（22）和第一工业吸盘（23）；

第二抓取机构包括第二吸盘固定板（24）、第二吸盘固定夹（25）和第二工业吸盘（26）；

第一工业吸盘（23）设置在第一吸盘固定夹（22）下方，第二工业吸盘（26）设置在第二吸盘固定夹（25）下方，第一吸盘固定板（21）设置在第一吸盘固定夹（22）的上下两螺母之间，第二吸盘固定板（24）设置在第二吸盘固定夹（25）的上下两螺母之间，第一吸盘固定夹（22）上方插入吸管与第一工业吸盘（23）接通，第二吸盘固定夹（25）上方插入吸管与第二工业吸盘（26）；

第三抓取机构包括第三吸盘固定板（31）、第三吸盘固定夹（32）和第三工业吸盘（33），第三工业吸盘（33）设置在第三吸盘固定夹（32）下方，第三吸盘固定板（31）设置在第三吸盘固定夹（32）的上下两螺母之间，第三吸盘固定夹（32）上方插入吸管与第三工业吸盘（33）接通。

5.根据权利要求4所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第一吸盘固定板（21）与第一平移机构的第一直齿条（14）和第一支撑销（15）设置在一起，通过第一电机（05）带动第一直齿轮（13）转动，第一直齿轮（13）与第一直齿条（14）啮合，从而带动第一抓取机构沿x方向水平移动。

6.根据权利要求4所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第二吸盘固定板（24）与第二平移机构的第二直齿条（17）以及第二支撑销（18）设置在一起，通过第二电机（06）带动第二直齿轮（16）转动，第二直齿轮（16）与第二直齿条（17）啮合，从而带动第二抓取机构沿x方向水平移动。

7.根据权利要求4所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第三吸盘固定板（31）与第三平移机构的第三直齿条（28）以及第三支撑销（29）设置在一起，通过第三电机（07）带动第三直齿轮（27）转动，第三直齿轮（27）与第三直齿条（28）啮合，从而带动第三抓取机构沿y方向水平移动。

8.根据权利要求4-7中任意一项所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第一吸盘固定板（21）、第二吸盘固定板（24）与第三吸盘固定板（31）设置在同一水平高度，保证每个工业吸盘也在同一水平高度。

9.根据权利要求4-7中任意一项所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：第一平移机构与第二平移机构关于上盖板（01）和下盖板（02）的中心点对称分布，在平移机构对应的位置上设置有检测装置；检测装置包括第一位移传感器（19）、第二位移传感器（20）、第三位移传感器（30）和工业相机（12），其中第一位移传感器（19）和第二位移传感器（20）设置在上盖板（01）与下盖板（02）之间，第一位移传感器（19）和第二位移传感器（20）分别对应第一平移机构和第二平移机构，检测第一抓取机构和第二抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置，其中第三位移传感器（30）设置在顶板（03）中，对应第三平移机构，检测第三抓取机构相对与机械手中心轴的水平位置，其中工业相机（12）安装在相机支撑架（39）上，相机支撑架（39）设置在旋转装置后方，并与上盖板（01）装配在一起，工业相机（12）镜头方向沿z方向垂直向下。

10.根据权利要求9所述的结构自适应机械手抓取机构，其特征在于：工业相机（12）拍摄的电视机背板的图像进行处理，和标准模板进行比对分析，检测电视机背板的品质，在电视机背板的图像中提取抓取位置坐标，输入到控制器，控制器同时控制四个电机转动，实现旋转装置的转动和平移装置的水平移动，与第一位移传感器（19）、第二位移传感器（20）、第三位移传感器（30）反馈的信息实时比对构成全闭环控制提高机械手的运动精度，完成机械手的自适应调节。