本發(fā)明屬于機械手，具體涉及一種用在綜采、排爆、處置等場景下的多功能的作業(yè)機械手及工作方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，在礦山綜采、應(yīng)急處置和搬運等場景下，如爆炸物、礦物和果實等待作業(yè)的目標(biāo)體積不定、耐受力強弱不確定，作業(yè)對象是開放性的、變化的、未知的，這對機械手的開度尺寸和結(jié)構(gòu)提出很大挑戰(zhàn)；此外，在一些需要鉆孔和采樣的場景下，采用獨立的機械手與鉆孔設(shè)備輪流作業(yè)的效率大大降低，且鉆孔尺寸與機械手的開度尺寸需要配套使用，極大的降低作業(yè)效率。

2、目前機械手主要采用特定的齒輪、推桿、氣缸或搖臂等組成的開合機構(gòu)，實現(xiàn)特定開度尺寸的夾取釋放功能，例如公開號為cn118493442a的發(fā)明專利公開的一種用于級聯(lián)靶裝卸的開合爪機械臂，公開號為cn118636112a的發(fā)明專利公開的一種具有嵌入式機械爪的物流分揀機器人等。當(dāng)然，為了提高機械爪的適應(yīng)性，部分技術(shù)進行了改進以適應(yīng)更復(fù)雜的工況。例如公開號為cn118252024a的發(fā)明專利公開的一種便于調(diào)節(jié)的蘋果采摘機器人夾爪，例如公開號為cn118578420a的發(fā)明專利公開的一種上下料機械手的夾爪結(jié)構(gòu)，公開號為cn118418178a的發(fā)明專利公開的機械臂夾爪裝置以及機械臂等。

3、現(xiàn)有的機械手主要采用齒輪驅(qū)動實現(xiàn)開合動作，回轉(zhuǎn)作業(yè)靈活性差，無法實現(xiàn)全回轉(zhuǎn)，如旋轉(zhuǎn)鉆孔或果實采摘作業(yè)；當(dāng)開合機械結(jié)構(gòu)尺寸確定后，其開度及取放作業(yè)對象的尺寸隨之固定，無法適應(yīng)復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的一個目的在于提供一種作業(yè)機械手，實現(xiàn)機械手精準(zhǔn)變姿態(tài)取放、夾取角度可調(diào)、姿態(tài)調(diào)整和變徑鉆孔功能。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種作業(yè)機械手，包括：

3、機械手主體，安裝于運動載體上；

4、動力組件，安裝于機械手主體上，為機械手提供動力，用于控制機械手的夾取取放及鉆孔作業(yè)；

5、取放控制組件，與動力組件連接，動力組件控制取放控制組件實現(xiàn)機械手的夾取取放作業(yè)；

6、開度調(diào)節(jié)組件，安裝于取放控制組件的前端，用于調(diào)整機械手的開度大??；

7、爪-鉆組件，設(shè)置有多組，沿機械手的軸線呈圓周均布于取放控制組件的外周，爪-鉆組件用于夾取取放及鉆孔作業(yè)，每組爪-鉆組件與取放控制組件鉸接連接，每組爪-鉆組件與開度調(diào)節(jié)組件固定連接，且取放控制組件與爪-鉆組件的連接處位于開度調(diào)節(jié)組件的后方，開度調(diào)節(jié)組件用于調(diào)整多組爪-鉆組件之間的開度大小，取放控制組件用于調(diào)整多組爪-鉆組件之間的夾取取放角度。

8、進一步地，所述動力組件包括驅(qū)動電機和動力傳動轉(zhuǎn)換機構(gòu)，動力傳動轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括動力輸入軸、電磁離合器、動力輸出盤、動力輸出軸和動力輸出底板，驅(qū)動電機與動力輸入軸連接，動力輸入軸通過電磁離合器分別連接動力輸出盤和動力輸出軸，驅(qū)動電機通過電磁離合器控制動力輸出盤或動力輸出軸轉(zhuǎn)動，動力輸出盤與動力輸出底板固定連接，動力輸出底板與取放控制組件固定連接，動力輸出盤轉(zhuǎn)動，帶動取放控制組件、開度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件整體轉(zhuǎn)動，用于鉆孔作業(yè)。

9、進一步地，所述取放控制組件包括推進板、滑動機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)和多個第一擺臂機構(gòu)，驅(qū)動機構(gòu)的后端與動力輸出軸固定連接，驅(qū)動機構(gòu)的前端與開度調(diào)節(jié)組件轉(zhuǎn)動連接，滑動機構(gòu)的后端固定安裝于動力輸出底板上，滑動機構(gòu)的前端固定安裝于開度調(diào)節(jié)組件上，推進板的中心螺紋套接于驅(qū)動機構(gòu)上，且推進板滑動套設(shè)于滑動機構(gòu)上，第一擺臂機構(gòu)的數(shù)量和位置與爪-鉆組件的數(shù)量和位置相對應(yīng)，推進板分別與每個第一擺臂機構(gòu)的一端鉸接連接，每個第一擺臂機構(gòu)的另一端與相對應(yīng)的爪-鉆組件的后端鉸接連接，動力輸出軸轉(zhuǎn)動帶動驅(qū)動機構(gòu)轉(zhuǎn)動，進而帶動推進板沿滑動機構(gòu)直線滑動，通過第一擺臂機構(gòu)的連接作用帶動爪-鉆組件旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)爪-鉆組件前端的夾取取放作業(yè)。

10、進一步地，所述開度調(diào)節(jié)組件包括直線驅(qū)動機構(gòu)、開度調(diào)節(jié)機構(gòu)、基板、徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)和第二擺動機構(gòu)，基板與滑動機構(gòu)的前端固定連接，基板與驅(qū)動機構(gòu)的前端轉(zhuǎn)動連接，直線驅(qū)動機構(gòu)的輸出端與開度調(diào)節(jié)機構(gòu)連接，開度調(diào)節(jié)機構(gòu)連接多個徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)，每個徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)沿基板的徑向滑動連接于基板的外周，每個徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)分別與一個第二擺動機構(gòu)鉸接連接，每個第二擺動機構(gòu)分別與一組爪-鉆組件固定連接，徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)、第二擺動機構(gòu)的數(shù)量和位置與爪-鉆組件的數(shù)量和位置相對應(yīng)，直線驅(qū)動機構(gòu)的輸出端伸縮動作，通過開度調(diào)節(jié)機構(gòu)帶動徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)沿基板的徑向直線運動，進而通過第二擺動機構(gòu)帶動爪-鉆組件向靠近或遠離基板中心的方向做直線運動，實現(xiàn)爪-鉆組件開度大小調(diào)節(jié)。

11、進一步地，每組所述爪-鉆組件包括主體支架、平行鉆片、斜向鉆片和爪體，主體支架的后端與第一擺臂機構(gòu)鉸接連接，主體支架的前端連接有用于夾取取放物體的爪體，第二擺動機構(gòu)固定連接于第一擺臂機構(gòu)與爪體之間的主體支架上，爪體的前端外側(cè)為傾斜狀，爪體的傾斜面上固定安裝有斜向鉆片，爪體和主體支架的外側(cè)安裝有平行鉆片，平行鉆片的前端與斜向鉆片的后端連接，斜向鉆片和平行鉆片用于爪-鉆組件的鉆孔作業(yè)。

12、進一步優(yōu)選的，所述驅(qū)動機構(gòu)包括絲杠，絲杠的后端與動力輸出軸固定連接，絲杠的前端套設(shè)有推進軸承，基板上設(shè)有基板軸承座，推進軸承與基板軸承座配合。推進板包括推進板主體，推進板主體的中心設(shè)有與絲杠配套的螺紋孔，絲杠轉(zhuǎn)動帶動推進板主體沿絲杠直線運動。

13、進一步優(yōu)選的，所述直線驅(qū)動機構(gòu)包括直線驅(qū)動電機，直線驅(qū)動電機的輸出端連接有推桿，推桿的端部連接有驅(qū)動法蘭；

14、開度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括聯(lián)動推板、同步連桿、同步滑塊和固定板，聯(lián)動推板套設(shè)安裝于推桿上，固定板的前側(cè)安裝有導(dǎo)向座，推桿穿過聯(lián)動推板后通過驅(qū)動法蘭與導(dǎo)向座連接，聯(lián)動推板分別與多個同步連桿的一端鉸接連接，每個同步連桿的另一端分別與一個同步滑塊鉸接連接，每個同步滑塊上均安裝有同步滑臺，固定板上沿徑向分布有多個同步導(dǎo)軌，同步滑臺與對應(yīng)的同步導(dǎo)軌配合滑動連接，同步滑塊固定安裝于對應(yīng)的徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)上，直線驅(qū)動電機動作，帶動聯(lián)動推板沿推桿方向直線運動，通過同步連桿的鉸接連接帶動同步滑塊沿同步導(dǎo)軌實現(xiàn)徑向滑動，進而帶動與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)徑向直線運動。

15、進一步優(yōu)選的，所述基板包括基板主體，基板主體與滑動機構(gòu)的前端固定連接，基板主體的外周設(shè)有多個導(dǎo)向槽，每個導(dǎo)向槽內(nèi)沿徑向設(shè)有導(dǎo)向光軸；

16、徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)包括徑向調(diào)節(jié)主體和支撐法蘭，徑向調(diào)節(jié)主體與對應(yīng)的同步滑塊固定連接，徑向調(diào)節(jié)主體上設(shè)有用于導(dǎo)向光軸穿過的導(dǎo)向孔，徑向調(diào)節(jié)主體套設(shè)于導(dǎo)向光軸上且卡接于導(dǎo)向槽內(nèi)，徑向調(diào)節(jié)主體能沿導(dǎo)向光軸在導(dǎo)向槽內(nèi)徑向滑動，支撐法蘭固定連接于徑向調(diào)節(jié)主體上，支撐法蘭與第二擺動機構(gòu)鉸接連接，直線驅(qū)動電機動作，帶動與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)主體沿導(dǎo)向光軸徑向滑動，進而通過支撐法蘭和第二擺動機構(gòu)帶動爪-鉆組件的主體支架向靠近或遠離基板主體中心的方向做徑向直線運動，實現(xiàn)爪-鉆組件開度大小調(diào)節(jié)。

17、進一步優(yōu)選的，所述動力輸入軸、電磁離合器、動力輸出軸、絲杠位于同一軸線上，且呈空心軸結(jié)構(gòu)，用于開度調(diào)節(jié)組件所需的線纜穿過。

18、本發(fā)明的另一目的在于提供作業(yè)機械手的工作方法，包括以下步驟：

19、（1）機械手開度調(diào)整步驟：

20、1）聯(lián)動推板與固定板之間的距離最遠時，每個徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)均位于對應(yīng)的導(dǎo)向光軸和導(dǎo)向槽的最底部，此時，徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)通過第二擺動機構(gòu)帶動每個爪-鉆組件位于最靠近基板中心的位置，多個爪-鉆組件之間處于最小直徑開度；

21、2）直線驅(qū)動電機動作，帶動聯(lián)動推板沿推桿向靠近固定板的方向直線運動，通過同步連桿的鉸接連接帶動同步滑塊沿同步導(dǎo)軌向固定板的外周方向徑向滑動，進而帶動與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)沿導(dǎo)向光軸向基板的外周方向滑動，從而通過第二擺動機構(gòu)帶動每個爪-鉆組件向遠離基板中心的方向移動，多個爪-鉆組件之間的直徑開度增大；

22、3）直線驅(qū)動電機繼續(xù)動作，帶動聯(lián)動推板沿推桿方向直線運動，直至聯(lián)動推板與固定板之間的距離最近，此時徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)通過第二擺動機構(gòu)帶動每個爪-鉆組件位于最遠離基板中心的位置，多個爪-鉆組件之間處于最大直徑開度；

23、4）直線驅(qū)動電機反向動作，帶動聯(lián)動推板沿推桿向遠離固定板的方向直線運動，通過同步連桿的鉸接連接帶動同步滑塊沿同步導(dǎo)軌向固定板的中心方向徑向滑動，進而帶動與同步滑塊固定連接的徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)沿導(dǎo)向光軸向基板的中心方向滑動，從而通過第二擺動機構(gòu)帶動每個爪-鉆組件向靠近基板中心的方向移動，多個爪-鉆組件之間的直徑開度減小。

24、（2）機械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟：

25、1）當(dāng)推進板位于主體支架與第一擺臂機構(gòu)鉸接點的后方時，第一擺臂機構(gòu)向后傾斜，控制電磁離合器帶動動力輸出軸轉(zhuǎn)動，此時控制驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，帶動動力輸出軸正轉(zhuǎn)，進而帶動絲杠正轉(zhuǎn)，推進板沿滑動機構(gòu)向前直線滑動，通過第一擺臂機構(gòu)的連接作用帶動爪-鉆組件繞徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)與第二擺動機構(gòu)鉸接連接處旋轉(zhuǎn)，此時爪-鉆組件的后端向外、前端向內(nèi)旋轉(zhuǎn)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度變??；

26、2）驅(qū)動電機繼續(xù)正轉(zhuǎn)，帶動推進板沿滑動機構(gòu)繼續(xù)向前滑動，當(dāng)推進板位于主體支架與第一擺臂機構(gòu)鉸接點的正下方時，第一擺臂機構(gòu)呈豎直狀態(tài)，此時爪-鉆組件的后端距離推進板距離最遠，爪-鉆組件前端的夾取取放角度最?。?/p>

27、3）驅(qū)動電機繼續(xù)正轉(zhuǎn)，帶動推進板沿滑動機構(gòu)繼續(xù)向前滑動，當(dāng)推進板位于主體支架與第一擺臂機構(gòu)鉸接點的前方時，第一擺臂機構(gòu)向前傾斜，通過第一擺臂機構(gòu)的連接作用帶動爪-鉆組件繞徑向調(diào)節(jié)機構(gòu)與第二擺動機構(gòu)鉸接連接處旋轉(zhuǎn)，此時爪-鉆組件的后端向內(nèi)、前端向外旋轉(zhuǎn)，爪-鉆組件前端的夾取取放角度變大；受限于第一擺臂機構(gòu)的長度，推進板移動至最前方時，爪-鉆組件前端的夾取取放角度最大；

28、4）驅(qū)動電機反轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)過程與驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)時的調(diào)節(jié)過程相反。

29、（3）機械手鉆孔作業(yè)步驟：

30、1）根據(jù)鉆孔直徑要求，按照步驟（1）機械手開度調(diào)整步驟對爪-鉆組件之間的直徑開度進行調(diào)整，按照步驟（2）機械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟調(diào)整推進板的位置，使爪-鉆組件的主體支架和平行鉆片與絲杠平行，平行鉆片呈圓周均布于機械手的外周；

31、2）多組爪-鉆組件調(diào)整成鉆頭結(jié)構(gòu)后，控制電磁離合器帶動動力輸出盤轉(zhuǎn)動，此時控制驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，進而帶動動力輸出盤轉(zhuǎn)動，與動力輸出盤連接的動力輸出底板轉(zhuǎn)動，進而帶動與動力輸出底板連接的取放控制組件、開度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件整體轉(zhuǎn)動，斜向鉆片和平行鉆片實現(xiàn)變徑鉆孔作業(yè)。

32、（4）機械手夾取取放作業(yè)步驟：

33、1）根據(jù)待夾取物的形態(tài)、大小，按照步驟（1）機械手開度調(diào)整步驟對爪-鉆組件之間的直徑開度進行調(diào)整，按照步驟（2）機械手前端夾取取放角度調(diào)整步驟調(diào)整推進板的位置，使爪-鉆組件前端的爪體調(diào)整至合適取放角度，對待夾取物進行精準(zhǔn)夾取，實現(xiàn)機械手精準(zhǔn)變姿態(tài)取放、夾取作業(yè)。

34、本發(fā)明具有以下有益效果：

35、1、本發(fā)明的作業(yè)機械手通過開度調(diào)節(jié)組件對機械手的開度進行調(diào)整，通過取放控制組件對機械手前端夾取取放角度進行調(diào)整，通過電磁離合器實現(xiàn)機械手利用同一套動力組件對鉆孔作業(yè)及夾取取放作業(yè)的獨立控制和轉(zhuǎn)動姿態(tài)調(diào)整，提高作業(yè)靈活性及作業(yè)效率。

36、2、本發(fā)明的作業(yè)機械手通過動力組件、取放控制組件、開度調(diào)節(jié)組件和爪-鉆組件的相互配合，使機械手在不同開度狀態(tài)下的夾取取放角度和鉆孔直徑可調(diào)，提高了機械手對復(fù)雜作業(yè)對象和作業(yè)環(huán)境的適應(yīng)性。