机器人辅助机构的设计

李天宣

摘要：设计一款自动、限时、有序地排列瓶盖的低成本、占用空间小的机构，用来代替机器人难以完成的动作。

关键词：一字排；转向；运行

中图分类号：TP2422文献标识码：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.004

1提出問题

一家化妆品生产厂家要求通过机器人能自动地抓起瓶盖（图1）移至瓶子口上并锁紧产品。要求瓶盖有序相隔一定距离，瓶口朝向一致，并在10 s内将4～6个瓶盖送至指定位置后，再由机械臂抓起装至瓶子并锁紧。

2分析问题

分析了现场条件：（1）产品（瓶盖）：上、下可以相对旋转；（2）现场有一台振动排料机。根据现有这些条件若一个一个地输送，实现难度很大，因此，一次性整体输送4～6个是设计的思路。

3解决问题

3.1整体设计

根据设计思路，我们采购了：导轨、输送带、电机等整套输送设备；购买了特制的大气缸（行程850 mm）、小气缸、行程开关；制作了托架、托板、挡板、挡销等。并按设计要求安装了整台机构。截面图如图2，装配图如图3。

整机按功能作用将整个过程分四个区域完成：

1区（一字）：将振动排料机输送出来的产品（瓶盖）瓶口朝向不分左右一字排开；

2区（转向）：将瓶口向左的瓶盖通过挡销将其转向右；

3区（运行）：大气缸（行程850 mm）将瓶盖送至待取处；

4区（待取）：瓶盖等待机器人抓起。

3.2方案细化（以四个瓶盖、方向向右为例）

（1）振动排料机将竖立的瓶盖送入U型的两侧挡板间，在电机带动下输送带沿导轨的方向运动并将瓶盖带走，当瓶盖走到两侧挡板间的窄处时，瓶口会向左或右旋转，并形成或左或右一字排列的直线运动（如图3的1区）。

（2）瓶盖在输送带的带动下行至如图3的2区时，瓶口向右的瓶盖继续前行，瓶口向左的会被挡销挡住，并迫使瓶口向右旋转，这样就形成了瓶口向右一字排列，并进入了图3的3区。

（3）瓶盖在输送带的带动下越过了大气缸上的4个拨叉并行至3区的最左端（此时：小气缸的挡杆处于伸出状态），被小气缸的挡杆挡住而停止前进。

（4）启动气缸开关：①小气缸的杆缩回，大气缸将四个瓶盖推进至4区。其间拨叉挡行至与小气缸的杆平行

时，拔叉上的行程开关被启动，小气缸的挡杆伸出，又挡住了瓶盖的前行。②将瓶盖送至4区后，大气缸挡杆缩回至原状。紧接着触动气缸开关又重复相同的运动；这样不断往复，在规定的时间里，将瓶盖有序相隔一定距离瓶口朝向一致地输送到4区。

4结束语

综上所述，该机构运行平稳，能满足10 s内完成动作；若增至10个也能满足其功能。且有结构简单、占空间小、造价低等优点，是机器人不可缺的辅助机构。

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