滕今朝 威海職業(yè)學(xué)院

多位吸盤并聯(lián)機械手應(yīng)用

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為進一步提高并聯(lián)機械手分揀速度和效率，這里介紹一種多位吸盤的并聯(lián)機械手。在動平臺上安裝多位吸盤。五個吸盤在垂直平面內(nèi)順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動，使五個吸盤逐個到達需要的工作位置。同時，轉(zhuǎn)輪還可以在中間桿的作用下，繞Z軸轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)將五個吸盤轉(zhuǎn)到空間的任意角度和方向，可以實現(xiàn)空間立體的安裝。

并聯(lián)機械手；多位吸盤

引言

并聯(lián)機械手因采用閉鏈結(jié)構(gòu)，具有剛度大、 精度高、重量輕、速度快、承載能力強等特點，非常適合于高速操作。自發(fā)明以來，取得了長足的發(fā)展，在電子、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)線的后包裝領(lǐng)域取得了重要應(yīng)用。

在上述行業(yè)的包裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用，不僅實現(xiàn)物料的快速搬運、裝箱、零件檢測和分揀工作等工序，同時實現(xiàn)物料的位姿擺放，在很大程度上提高生產(chǎn)效率，節(jié)省勞動力成本。目前，該類機械手主要在發(fā)達國家的輕工、電子、醫(yī)藥、食品等領(lǐng)域發(fā)揮作用，并創(chuàng)造了巨大的社會價值。隨著國內(nèi)勞動力成本的上升，以機械代替人工趨勢必將不斷加強，而且隨著中國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化趨勢將逐漸顯露，對于生產(chǎn)效率的追求也必將越來越明顯。所以，該類應(yīng)用型機械的開發(fā)在未來將具備強大的市場競爭力。

通常并聯(lián)機械手依靠自身速度快的優(yōu)勢，進行高速操作。雖然在速度上能夠滿足要求，但是這樣仍然造成浪費和機械損耗。為進一步提高并聯(lián)機械手分揀速度和效率，這里介紹一種多位吸盤的并聯(lián)機械手。

如圖1所示，在動平臺上安裝多位吸盤，以五個吸盤為例。吸盤安裝在轉(zhuǎn)輪上，轉(zhuǎn)輪由電機（步進電機、伺服電機、舵機）驅(qū)動，可以帶動五個吸盤在垂直平面內(nèi)順時針或者逆時針轉(zhuǎn)動，使五個吸盤逐個到達需要的工作位置。同時，轉(zhuǎn)輪還可以在中間桿的作用下，繞Z軸轉(zhuǎn)動，可以實現(xiàn)將五個吸盤轉(zhuǎn)到空間的任意角度和方向，從而適應(yīng)零件檢測和分揀工作等復(fù)雜工作，工作范圍不再局限于一個平面內(nèi)，可以實現(xiàn)空間立體的安裝。例如，可以實現(xiàn)在圓錐表面的零件安裝。

下面以在圓錐表面進行巧克力安裝的“巧克力松塔”為例，介紹多位吸盤并聯(lián)機械手的使用與控制。

圖1 多位吸盤并聯(lián)機械手

圖2 巧克力松塔

圖3 巧克力拾取子程序

圖4 巧克力安放子程序

1.“巧克力松塔”生產(chǎn)線有兩條傳送帶：巧克力傳送帶和松塔傳送帶

巧克力傳送帶上，巧克力分布成5列，從左至右5個一排，不停歇地從后向前傳送，巧克力傳送帶的速度恒定。

松塔傳送帶上的松塔只有一列。松塔傳送帶間歇運動，當(dāng)前松塔上的巧克力安裝結(jié)束時，松塔傳送帶移動一次，將其移走，運來新的松塔，再暫停，等待安裝巧克力。每個松塔從上到下有6列孔，每列5個孔，每個孔需要安裝一顆巧克力。

并聯(lián)機械手有五個吸盤（或者十個吸盤）。使用的吸盤數(shù)量，可以根據(jù)實際需要進行調(diào)整。要求并聯(lián)機械手在巧克力傳送帶不停歇的情況下，取出巧克力，安裝到松塔的30個孔中。

2.下面介紹“巧克力松塔”生產(chǎn)線的主要流程

首先是初始化。注意轉(zhuǎn)輪的第一個吸盤轉(zhuǎn)要至最下方，為拾取巧克力做準(zhǔn)備。

啟動巧克力傳送帶，啟動松塔傳送帶。通過傳感器或者機器視覺，檢測到松塔進入工位，松塔傳送帶停止轉(zhuǎn)動。然后機械手根據(jù)機器視覺提供的巧克力位置信息，調(diào)整機械手位置、轉(zhuǎn)輪電機角度，用五個吸盤依次拾取巧克力。

然后是給松塔安放巧克力。機械手根據(jù)機器視覺提供的松塔上安裝孔的位置信息，調(diào)整機械手位置、轉(zhuǎn)輪的Z軸角度、轉(zhuǎn)輪電機角度，使轉(zhuǎn)輪的第一個吸盤移至松塔第一個孔的位置附近，然后將巧克力放入孔中。以此類推，機械手五個吸盤依次分別將巧克力放入松塔的第一列孔中。

然后再取巧克力，放入松塔的第二列孔，再放第三列孔，以此類推。

巧克力拾取子程序流程圖，如圖3所示。巧克力安放子程序流程圖，如圖4所示。

[1]第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品《3T1R新型四自由度高速并聯(lián)機械手創(chuàng)新設(shè)計》