機器人輔助機構的設計

李天宣

摘要：設計一款自動、限時、有序地排列瓶蓋的低成本、占用空間小的機構，用來代替機器人難以完成的動作。

關鍵詞：一字排；轉向；運行

中圖分類號：TP2422文獻標識碼：A

doi：10.14031/j.cnki.njwx.2018.04.004

1提出問題

一家化妝品生產廠家要求通過機器人能自動地抓起瓶蓋（圖1）移至瓶子口上并鎖緊產品。要求瓶蓋有序相隔一定距離，瓶口朝向一致，并在10 s內將4～6個瓶蓋送至指定位置后，再由機械臂抓起裝至瓶子并鎖緊。

2分析問題

分析了現場條件：（1）產品（瓶蓋）：上、下可以相對旋轉；（2）現場有一臺振動排料機。根據現有這些條件若一個一個地輸送，實現難度很大，因此，一次性整體輸送4～6個是設計的思路。

3解決問題

3.1整體設計

根據設計思路，我們采購了：導軌、輸送帶、電機等整套輸送設備；購買了特制的大氣缸（行程850 mm）、小氣缸、行程開關；制作了托架、托板、擋板、擋銷等。并按設計要求安裝了整臺機構。截面圖如圖2，裝配圖如圖3。

整機按功能作用將整個過程分四個區域完成：

1區（一字）：將振動排料機輸送出來的產品（瓶蓋）瓶口朝向不分左右一字排開；

2區（轉向）：將瓶口向左的瓶蓋通過擋銷將其轉向右；

3區（運行）：大氣缸（行程850 mm）將瓶蓋送至待取處；

4區（待取）：瓶蓋等待機器人抓起。

3.2方案細化（以四個瓶蓋、方向向右為例）

（1）振動排料機將豎立的瓶蓋送入U型的兩側擋板間，在電機帶動下輸送帶沿導軌的方向運動并將瓶蓋帶走，當瓶蓋走到兩側擋板間的窄處時，瓶口會向左或右旋轉，并形成或左或右一字排列的直線運動（如圖3的1區）。

（2）瓶蓋在輸送帶的帶動下行至如圖3的2區時，瓶口向右的瓶蓋繼續前行，瓶口向左的會被擋銷擋住，并迫使瓶口向右旋轉，這樣就形成了瓶口向右一字排列，并進入了圖3的3區。

（3）瓶蓋在輸送帶的帶動下越過了大氣缸上的4個撥叉并行至3區的最左端（此時：小氣缸的擋桿處于伸出狀態），被小氣缸的擋桿擋住而停止前進。

（4）啟動氣缸開關：①小氣缸的桿縮回，大氣缸將四個瓶蓋推進至4區。其間撥叉擋行至與小氣缸的桿平行

時，拔叉上的行程開關被啟動，小氣缸的擋桿伸出，又擋住了瓶蓋的前行。②將瓶蓋送至4區后，大氣缸擋桿縮回至原狀。緊接著觸動氣缸開關又重復相同的運動；這樣不斷往復，在規定的時間里，將瓶蓋有序相隔一定距離瓶口朝向一致地輸送到4區。

4結束語

綜上所述，該機構運行平穩，能滿足10 s內完成動作；若增至10個也能滿足其功能。且有結構簡單、占空間小、造價低等優點，是機器人不可缺的輔助機構。

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