多位吸盘并联机械手应用

滕今朝 威海职业学院

多位吸盘并联机械手应用

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为进一步提高并联机械手分拣速度和效率，这里介绍一种多位吸盘的并联机械手。在动平台上安装多位吸盘。五个吸盘在垂直平面内顺时针或者逆时针转动，使五个吸盘逐个到达需要的工作位置。同时，转轮还可以在中间杆的作用下，绕Z轴转动，可以实现将五个吸盘转到空间的任意角度和方向，可以实现空间立体的安装。

并联机械手；多位吸盘

引言

并联机械手因采用闭链结构，具有刚度大、 精度高、重量轻、速度快、承载能力强等特点，非常适合于高速操作。自发明以来，取得了长足的发展，在电子、医药、食品等生产线的后包装领域取得了重要应用。

在上述行业的包装生产线上的应用，不仅实现物料的快速搬运、装箱、零件检测和分拣工作等工序，同时实现物料的位姿摆放，在很大程度上提高生产效率，节省劳动力成本。目前，该类机械手主要在发达国家的轻工、电子、医药、食品等领域发挥作用，并创造了巨大的社会价值。随着国内劳动力成本的上升，以机械代替人工趋势必将不断加强，而且随着中国经济的不断发展，生产的标准化、规范化趋势将逐渐显露，对于生产效率的追求也必将越来越明显。所以，该类应用型机械的开发在未来将具备强大的市场竞争力。

通常并联机械手依靠自身速度快的优势，进行高速操作。虽然在速度上能够满足要求，但是这样仍然造成浪费和机械损耗。为进一步提高并联机械手分拣速度和效率，这里介绍一种多位吸盘的并联机械手。

如图1所示，在动平台上安装多位吸盘，以五个吸盘为例。吸盘安装在转轮上，转轮由电机（步进电机、伺服电机、舵机）驱动，可以带动五个吸盘在垂直平面内顺时针或者逆时针转动，使五个吸盘逐个到达需要的工作位置。同时，转轮还可以在中间杆的作用下，绕Z轴转动，可以实现将五个吸盘转到空间的任意角度和方向，从而适应零件检测和分拣工作等复杂工作，工作范围不再局限于一个平面内，可以实现空间立体的安装。例如，可以实现在圆锥表面的零件安装。

下面以在圆锥表面进行巧克力安装的“巧克力松塔”为例，介绍多位吸盘并联机械手的使用与控制。

图1 多位吸盘并联机械手

图2 巧克力松塔

图3 巧克力拾取子程序

图4 巧克力安放子程序

1.“巧克力松塔”生产线有两条传送带：巧克力传送带和松塔传送带

巧克力传送带上，巧克力分布成5列，从左至右5个一排，不停歇地从后向前传送，巧克力传送带的速度恒定。

松塔传送带上的松塔只有一列。松塔传送带间歇运动，当前松塔上的巧克力安装结束时，松塔传送带移动一次，将其移走，运来新的松塔，再暂停，等待安装巧克力。每个松塔从上到下有6列孔，每列5个孔，每个孔需要安装一颗巧克力。

并联机械手有五个吸盘（或者十个吸盘）。使用的吸盘数量，可以根据实际需要进行调整。要求并联机械手在巧克力传送带不停歇的情况下，取出巧克力，安装到松塔的30个孔中。

2.下面介绍“巧克力松塔”生产线的主要流程

首先是初始化。注意转轮的第一个吸盘转要至最下方，为拾取巧克力做准备。

启动巧克力传送带，启动松塔传送带。通过传感器或者机器视觉，检测到松塔进入工位，松塔传送带停止转动。然后机械手根据机器视觉提供的巧克力位置信息，调整机械手位置、转轮电机角度，用五个吸盘依次拾取巧克力。

然后是给松塔安放巧克力。机械手根据机器视觉提供的松塔上安装孔的位置信息，调整机械手位置、转轮的Z轴角度、转轮电机角度，使转轮的第一个吸盘移至松塔第一个孔的位置附近，然后将巧克力放入孔中。以此类推，机械手五个吸盘依次分别将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，以此类推。

巧克力拾取子程序流程图，如图3所示。巧克力安放子程序流程图，如图4所示。

[1]第十二届“挑战杯”省赛作品《3T1R新型四自由度高速并联机械手创新设计》