[0001] 本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种工业机械手。

[0002] 随着自动化技术的发展，机器人作业已经广泛应用于各个领域。为了提高喷涂效率和质量，在喷涂领域，也逐渐采用机器人作业代替人工作业，机械手是喷涂领域常见的机器人。

[0003] 现有技术中，如图1所示，机械手主要包括基座1、第一机械臂2、第二机械臂3和爪臂4，第一机械臂2与基座1转动连接，第二机械臂3与第一机械臂2之间通过第一关节连接，第二机械臂3和爪臂4之间通过第二关节连接，喷头100固定在爪臂4末端的固定块200上。采用机械手对工件进行喷涂时，主要是通过第一关节和第二关节实现喷头100的上下位移，通过第一机械臂2转动实现喷头的左右位移，进而实现对整个面板的喷涂。如图1所示的机械手对于只需喷涂一个面的工件适用性较好，但是，对于L形工件，需要喷涂两个面时，当喷涂完其中一个面，再喷涂另一面时，仅仅通过第一关节和第二关节、以及第一机械臂2的转动，会导致两个面喷涂距离不同，引起两个面喷涂效果不同；并且，对于喷涂同一个面时，由于喷头100与爪臂4之间的相对位置不变，会导致喷涂不同位置时喷头100的角度(向上倾斜、向下倾斜、向左偏移、向右偏移)不同，喷头的角度差异导致喷射距离不同，导致同一面的喷射效果有差异，如果工件的使用场景对于喷涂一致性要求较高，则会因喷涂距离不同导致喷涂效果不一致，进而影响到工件的使用寿命。

[0056] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定，以下所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0057] 在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、材料或方法。以下实施例中所使用的材料、仪器和试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中所使用的技术手段，如无特殊说明，均为本领域技术人员所熟知的常规手段。

[0058] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

[0059] 实施例1：

[0060] 如图2‑图7所示，一种工业机械手，包括基座1、第一机械臂2、第二机械臂3和爪臂4，第一机械臂2与基座1转动连接，第二机械臂3与第一机械臂2之间通过第一关节连接，第二机械臂3和爪臂4之间通过第二关节连接，通过第一关节和第二关节实现第二机械臂3和爪臂4的上下转动，进而实现喷头100的上下位移，实现对工件竖直方向的喷涂，通过第一机械臂2在基座1上转动，实现爪臂4、第二机械臂3、第一机械臂2的左右摆动，进而实现喷头
100的左右移动，实现对工件的水平喷涂。本实施例中，工业机械手还包括固定机构6和红外传感器7；爪臂4的末端设置有旋转位移机构5。

[0061] 旋转位移机构5用于自适应调节喷头100的角度；旋转位移机构5包括主水平伸缩件51、连接杆53、第一伸缩件54、第二伸缩件57、竖向支撑杆55和第三伸缩件56。

[0062] 其中，固定机构6用于固定喷头100；红外传感器7设置在固定机构6远离爪臂4的一端端部，用于实时采集喷头100与工件之间的水平间距，并通过旋转位移机构5中的主水平伸缩件51进行适应性调节喷头与工件之间的水平间距，确保工件在喷涂过程中，喷涂距离几乎一致。

[0063] 主水平伸缩件51设置在爪臂4的末端；用于实现喷头100在水平方向上的较大位移，主水平伸缩件51具体可以是液压缸。

[0064] 连接杆53一端与主水平伸缩件51的伸缩端端部连接，另一端与竖向支撑杆55的侧壁转动连接；连接杆53起到连接作用，避免主水平伸缩件51与竖向支撑杆55直接连接导致的相互影响。

[0065] 第一伸缩件54一端与连接杆53连接，另一端与竖向支撑杆55铰接；第二伸缩件57一端与连接杆53连接，另一端与竖向支撑杆55铰接，通过第一伸缩件54和第二伸缩件57的伸缩调节竖向支撑杆55的转动方向进而自适应调整喷头100的左右移动，使喷头100在水平面上始终垂直于工件，本实施例的水平面可以理解为图3中垂直于竖向支撑杆55轴向的平面。

[0066] 竖向支撑杆55的顶部与固定机构6的底部转动连接；转动连接的其中一种优选方式为：

[0067] 固定机构6的底部设置有水平导向轴61，竖向支撑杆55的顶部设置有第一弧形板551，水平导向轴61转动设置在第一弧形板551内，第一弧形板551的顶部与固定机构的底部之间具有间距，该间距能够确保第一弧形板551不会阻挡水平导向轴61的转动。

[0068] 在一个优选案例中，为了确保水平导向轴61的在第一弧形板551中转动的稳定性，竖向支撑杆55的顶部在第一弧形板551的两侧均设置有限位组件；

[0069] 限位组件包括挡板552、第一限位柱553和插杆554；第一限位柱553通过弹簧与挡板552连接，插杆554的顶部与挡板552的底部连接，插杆554的底部与竖向支撑杆55的顶部可拆卸式连接；

[0070] 水平导向轴61的两端均设置有第一凹槽62，第一限位柱553转动设置在第一凹槽62内。

[0071] 优选地，挡板552的一端设置有限位槽，弹簧一端固定在限位槽内，另一端与第一限位柱553连接。优选地，竖向支撑杆55的顶部与第一弧形板551底部之间的间隙内设置有垫块555

[0072] 当第一机械臂2在基座1上旋转时，可通过第一伸缩件54和第二伸缩件57的伸缩实现竖向支撑杆55绕自身轴向转动：当第一伸缩件54和第二伸缩件57的长度一致时，此时，竖向支撑杆55保持不动，当第一伸缩件54或第二伸缩件57伸缩使二者的长度不一致时，竖向支撑杆向着相对较短的第一伸缩件54或第二伸缩件57转动，通过竖向支撑杆55绕自身轴向转动带动喷头100向左或向右偏移以实现喷头100向左或向右倾斜角度的自适应性修正，以实现在水平面上喷头100始终垂直于工件正在喷涂的平面，不会向左或向右倾斜。例如：

[0073] 在喷涂过程中，第一机械臂2在基座1上的旋转方向(向左、向右、向上或向下等)和旋转速度均是实现通过控制程序设定好的，工件需要的喷涂参数(喷涂距离、喷涂速度等)也是确定的，所以，当第一机械臂2在基座1上顺时针旋转时，喷头100随着爪臂4向右移动或向右摆动的角度与第一机械臂2旋转的角度相对应，而此时需要旋转位移机构5带动喷头100向左摆动，使喷头100在水平面上始终垂直于工件，如图4所示，可通过伸出第二伸缩件
57，缩回第一伸缩件54，实现喷头100自适应性向左摆动，第二伸缩件57的伸出行程和第一伸缩件54的缩回行程可通过控制程序设定好；反之，当第一机械臂2在基座1上逆时针旋转时，喷头100随着爪臂4向左移动或向左摆动的角度与第一机械臂2旋转的角度相对应，而此时需要旋转位移机构5带动喷头100向右摆动，使喷头100在水平面上始终垂直于工件，如图
4所示，可通过缩回第二伸缩件57，伸出第一伸缩件54，实现喷头100自适应性向右摆动。

[0074] 第三伸缩件56一端与竖向支撑杆55连接，另一端与固定机构6的底部铰接，通过第三伸缩件56的伸缩调节固定机构6的转动方向。实现固定机构6转动的一个优选方式为：

[0075] 竖向支撑杆55的外壁设置有第二弧形板556，第二弧形板556的轴向为竖直方向；连接杆53的端部通过连接柱531连接有竖直导向轴532，第二弧形板556能够在竖直导向轴
532上转动。

[0076] 为了提高竖直导向轴532与第二弧形板556转动连接的稳定性，第二弧形板556的底部设置有支撑板534；支撑板534用于对竖直导向轴532的底部进行限位，优选的，为了避免支撑板534对第二弧形板556绕竖直导向轴532转动的影响，支撑板534上端面设置有环形导轨，竖直导向轴532的底部设置有与环形导轨相配合的环形槽，通过环形导轨在环形槽内移动实现了第二弧形板556转动过程中，竖直导向轴532的底部对支撑板534的转动的那个起到导向作用。

[0077] 第二弧形板556的顶部可拆卸式设置有端盖，端盖用于对竖直导向轴532的顶部进行限位，具体可拆卸式连接的方式为：第二弧形板556的顶部设置有卡槽557，端盖上设置有与卡槽557相配合的凸起，通过凸起嵌入卡槽557内实现端盖与第二弧形板556之间可拆卸式连接。

[0078] 优选地，端盖连接有第二限位柱；竖直导向轴532的顶部设置有第二凹槽533，第二限位柱转动设置在第二凹槽533内，当第二弧形板556转动时，第二限位柱在第二凹槽533内转动，实现了端盖的设置不会影响到第二弧形板556与竖直导向轴532之间的相对转动。

[0079] 当第二机械臂3在第一关节的作用下转动时，或当爪臂4在第二关节的作用下转动时，可通过第三伸缩件56的伸缩实现固定机构6绕着水平导向轴61转动：在初始状态，如图6所示，固定机构6处于水平状态，不会发生向上或向下倾斜，当固定机构6随着第二机械臂3或爪臂4的转动向上倾斜时，第三伸缩件56缩回，将固定机构6自适应调整至水平状态，当固定机构6随着第二机械臂3或爪臂4的转动向下倾斜时，第三伸缩件56伸出，将固定机构6自适应调整至水平状态，由于爪臂4的转动速度和喷射参数是通过控制程序设定，所以第三伸缩件56的行程可根据爪臂4的转动速度和喷射参数通过程序设定。

[0080] 综上，本实施例通过对现有机械臂中的爪臂4进行改进，在其末端设置旋转位移机构5，旋转位移机构5能够通过伸缩、旋转功能自适应调节喷头100的角度，确保在喷涂工件的过程中，喷头100的角度使用保持不变，即始终处于水平状态，且喷涂L形工件在整个喷涂过程中距离几乎一致；即本实施例的工业机械手能够适用于L形工件的喷涂，且能够确保L形工件的两个面以及同一面不同位置的喷涂效果一致。

[0081] 本实施例喷涂L形工件的具体过程为：

[0082] 将机械手放置在L形工件其中一个面前方，使初始状态时，喷头100垂直于该面，然后通过红外传感器检测喷涂距离，并通过主水平伸缩件51调节喷涂距离，直到喷涂距离达到设定值，通过操作机械手实现从左到右、从上到下的方式喷涂完毕，喷涂过程中喷头100始终与L形工件其中一个面保持垂直且喷射距离几乎不变。转动第一机械臂2，使喷头100垂直于L形工件的另一个面，通过红外传感器检测喷涂距离，并通过主水平伸缩件51调节喷涂距离，直到喷涂距离达到设定值，通过操作机械手实现从左到右、从上到下的方式进行喷涂直到喷涂完毕。

[0083] 在一个优选案例中，连接杆53远离竖向支撑杆55的一端设置有导向块52，爪臂4的末端设置有U形槽41，U形槽41的内壁设置有滑槽，导向块52的外壁设置有与滑槽相配合的滑动块521；导向块52远离连接杆53的一端与主水平伸缩件51连接。在一个优选案例中，导向块52为U形板，U形板的两个侧壁之间设置有横板522，主水平伸缩件51的伸缩端端部与横板522连接，U形板的两个外壁之间均设置有滑动块521。通过设置导向块52和与导向块52相配合的U形槽41，能够提高在爪臂4的末端设置旋转位移机构5的结构稳定性。

[0084] 在一个优选案例中，竖向支撑杆55的外壁设有连接座58，连接座58的宽度大于竖向支撑杆55的直径，连接杆53、第一伸缩件54、第二伸缩件57均与连接座58连接，具体地，竖向支撑杆55为圆形杆，连接座58的外壁轮廓呈方形。本实施例中的第一伸缩件54、第二伸缩件57和第三伸缩件56具体可以是液压缸。

[0085] 以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

[0086] 需要注意的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。