Design and Manufacture of a Mechanical Robot Gripper

Abstract

Grippers are the parts that do the real work in the robot arm systems. Grippers used in applications; hydraulic, pneumatic and mechanically driven. The designed gripper in this study is driven mechanically. The right trapezoidal thread on one side and the left trapezoidal threaded parts on the other side are designed in two parts with the help of bearings on the same axis. The gears are moved together by using pulley and chain.  In the pulley chain movements, the direction of opening and closing of the left and right gears is inverse. When the chain is turned to one side, the nuts on the gears whose turns are blocked are opened inwards and outwards. A right-angle drill motor is used in the drive system. After the motor is assembled on the system, the retaining jaws are rotatably mounted with chains and pulleys. The jaws that hold the part consist of two opposing pieces in the form of a vee block placed on the nuts. Motor movements are controlled by mechanical limit switches during pickup and release of the part.  The springs are placed on one side of the jaws to prevent compression when the motor is holding the part. By rotating the gears, the holder works by holding the parts, lifting them and releasing them to the desired position. In this study, using designed the gripper, cylindrical and prismatic materials are taken from one place to another.  In addition to the carriage of the parts, the gripper also provides movement in two axes to help increase the pick-and-release positions of the part. The robot moves on five axes by attaching to the end of a jointed robot moving on three axes. The robot moving in five axes can be evaluated in the industry using processes such as transporting parts on belts and packing parts on moving belts.

Keywords

• Gripper,Industrial robot,Right and left thread,Angle drill

Mekanik Bir Robot Tutucusu Tasarımı ve İmalatı

Abstract

Tutucular, robot kol sistemlerinde gerçek işi yapan kısımlardır. Uygulamalarda kullanılan tutucular; Hidrolik, pnömatik ve mekanik tahriklidir. Bu çalışmada tasarlanan tutucu mekanik olarak tahrik edilir. Bir tarafta sağ trapez dişli ve diğer tarafta sol trapez dişli parçalar aynı eksende rulmanların yardımı ile iki parça olarak tasarlanmıştır.  Dişliler, kasnak ve zincir kullanılarak birlikte hareket ettirilir. Kasnak zincir hareketlerinde sol ve sağ dişlilerin açılması ve kapanması yönleri terstir. Zincir bir tarafa çevrildiğinde, dönüşleri engellenen dişliler üzerindeki somunlar içe ve dışa doğru açılır. Tahrik sisteminde ise dik açılı bir matkap motoru kullanılmıştır. Dişliler, mekanik güç kullanılarak hareket ettirilir. Parçayı kavrayan çeneler, somunlara yerleştirilen bir V bloğu şeklinde iki karşıt parçadan oluşur. Motor hareketleri, parçanın alınması ve bırakılması sırasında mekanik sınır anahtarlarıyla kontrol edilir. Motorun parçayı tutması sırasında sıkıştırmayı önlemek için yaylar çenenin bir tarafına yerleştirilmiştir. Dişlilerin döndürülmesiyle tutucu, parçaları tutarak, kaldırarak ve istenen konuma bırakarak çalışır. Bu çalışmada, tasarlanan tutucu kullanılarak silindirik ve prizmatik malzemeler bir yerden alınarak başka bir yere bırakır. Tutucu, parçaların taşınmasına ek olarak ayrıca iki eksende hareket sağlayarak parçanın alma ve bırakma pozisyonlarının artırılmasına da yardımcı olur. Üç eksende hareket eden mafsallı bir robotun uçuna takılmasıyla robotun beş eksende hareket eder. Beş eksende hareket eden robot endüstride, parçaların bantlar üzerinde taşınması işlemi ve hareketli bantlar üzerinde bulunan parçaları paketleme gibi işlemlerde kullanılarak değerlendirilebilir.

Keywords

• Tutucu,Endüstriyel robot,Sağ ve sol diş,Açılı matkap

References

1. 1. Karaçizmeli C., Gökçe Ç., Dilek T. 2014. Robotik El Projesi, 22nd Signal Processing and Communications Applications Conference (SIU), Trabzon, pp473-476.
2. 2. Özkan SS., Karayel D., Atalı G., Gökbayrak İ. 2007. Esnek Algılayıcı Kontrollü Robot El Tasarımı ve Gerçeklenmesi, Akademik Platform Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi, 5(3): 35-40.
3. 3. Bray M., Koller-Meier E., Müller P., Schraudolph NN., Van Gool L. 2005. Stochastic Optimization for High-Dimensional Tracking in Dense Range Maps, IEE Proceedings-Vision, Image and Signal Processing, 152(4): 501-512.
4. 4. Lan CC., Lin CM., Fan CH. 2011. A Self-Sensing Microgripper Module with Wide Handling Ranges, IEEE/ASME Transactions on Mechatronics 16(1): 141-150.
5. 5. Ryew S., Choi H. 2001. Double Active Universal Joint (Dauj): Robotic Joint Mechanism for Human-Like Motions, IEEE Transactions on Robotics and Automation 17(3): 290-300.
6. 6. Xu Z., Todorov E. 2016. Design of a Highly Biomimetic Anthropomorphic Robotic Hand towards Artificial Limb Regeneration, 2016 IEEE International Conference on Robotics and Automation (ICRA). IEEE, Stockholm, pp3485-3492.
7. 7. Hoshino K. 2007. Copycat Hand-Robot Hand Generating Imitative Behaviour at High Speed and with High Accuracy, Humanoid Robots: New Developments, IntechOpen, 582p Vienna.
8. 8. Hande JY., Malusare N., SubodhSawarbandhe HD. 2015. Design for Robotic Hand Using Flex-sensor, International Journal of Advanced Research in Electronics and Communication Engineering (IJARECE) 4(12): 2846-2850.

9. 9. K. Kayışlı K., M. Uğur M. 2017. Fuzzy Logic and PID Control of a 3 DOF Robotic Arm, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 5(4): 223-233.
10. 10. J.O. Gray JO., T.H. Al Janabi TH. 1976. Toward the Numerical Design of Nonlinear Feedback Systems by Zakian's Method of Inequalities, IFAC Proceedings, 9(3): 327-334.
11. 11. Gökbayrak İ., Özkan SS., Karayel D., Atali G. 2016. Esnek Algılayıcı Kontrollü Robot El Tasarımı ve Gerçeklenmesi Üzerine Bir Çalışma. 4th International Symposium on Innovative Technologies in Engineering and Science (ISITES2016), Antalya.
12. 12. Brown E., Rodenberg N., Amend J., Mozeika A., Steltz E., Zakin MR., Lipson H., Jaeger HM. 2010. Universal Robotic Gripper Based on the Jamming of Granular Material, Proceedings of the National Academy of Sciences, 107(44): 18809-18814.
13. 13. Snyder WE., Clair JS. 1978. Conductive Elastomers as a Sensor for Industrial Parts Handling Equipment, IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 27(1): 94-99.
14. 14. Chua PY., Ilschner T., Caldwell DG. 2003. Robotic Manipulation of Food Products–a Review, Industrial Robot: An International Journal, 30(4): 345-354.
15. 15. Kolluru R., Valavanis KP. Hebert TM. 1998. Modeling, Analysis, and Performance Evaluation of a Robotic Gripper System for Limp Material Handling, IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 28(3): 480-486.
16. 16. Tavakoli M., Zakerzadeh MR., Vossoughi GR., Bagheri S. 2005. A Hybrid Pole Climbing and Manipulating Robot With Minimum Dofs for Construction and Service Applications, Industrial Robot: An International Journal, 32(2): 171-178.
17. 17. Brockmann KH. Molder KP. Wauer G. 1983. Industrial Robot Having a Gripping Device, U.S. Patent No: 4,368,913.
18. 18. Liu CH., Chen TL., Chiu CH., Hsu MC., Chen Y., Pai TY., Peng WG., Chiang YP. 2018. Optimal Design of a Soft Robotic Gripper for Grasping Unknown Objects, Soft Robotics, 5(4): 452-465.
19. 19. Özçelik B., Erzincanlı F., Kandemir İ. 2001. Kumaşların Kaldırılmasında Kullanılan Robot Ellerin Karşılaştırılması ve Sistemin Tanıtımı. Makina Tasarım ve İmalat Dergisi, 4(1): 11-19.
20. 20. Pham DT., Yeo SH. 1988. A knowledge-based system for robot gripper selection: criteria for choosing grippers and surfaces for gripping. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 28(4): 301-313.