[發(fā)明專利]一種扇貝柔順機(jī)械手末端執(zhí)行裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310741379.7
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN104742122A
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李娜;弋景剛;姜海勇;韓翠;張建寶
• 申請（專利權(quán)）人: 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J15/12;A22C29/04
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種末端執(zhí)行裝置，尤其是涉及一種扇貝柔順機(jī)械手末端執(zhí)行裝置。

背景技術(shù)

目前扇貝開殼、取肉的加工過程多以人工為主，不但耗費(fèi)人力，生產(chǎn)效率低，而且衛(wèi)生條件極其惡劣。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，扇貝的需求量不斷上升，因此采用機(jī)械化自動化完成對扇貝開殼、取肉是非常有必要的。在自動化加工過程中扇貝在經(jīng)過預(yù)處理后扇貝上側(cè)的貝殼與臟器、貝柱等已分離，扇貝閉殼肌失效，但韌帶處仍處于連接狀態(tài)，為了與后續(xù)取肉等工序銜接，需要機(jī)械手將上側(cè)的貝殼快速去除，即在短時間內(nèi)完成對上側(cè)貝殼的抓持-摘除-釋放三個動作過程。如果采用一般關(guān)節(jié)型機(jī)械手完成上述動作，其結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜、機(jī)構(gòu)慣量大，其靈敏性欠佳，動作復(fù)雜，并且一般關(guān)節(jié)型機(jī)械手裝置成本和維護(hù)費(fèi)用較高，所以難以應(yīng)用到實(shí)際生產(chǎn)中，因此設(shè)計(jì)柔順機(jī)械手末端執(zhí)行裝置以快速準(zhǔn)確的完成對扇貝貝殼的三個動作過程。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)機(jī)械摘除的自動化，本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，方便控制，反應(yīng)靈敏的末端執(zhí)行裝置，來實(shí)現(xiàn)對扇貝貝殼在短時間內(nèi)的抓持-摘除-釋放三個動作過程。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種扇貝柔順機(jī)械手末端執(zhí)行裝置，包括由柔性材料組成的柔順構(gòu)件、固定裝置、氣動肌腱三個部分。所述的柔順構(gòu)件由兩個形狀曲線類似于阿拉伯?dāng)?shù)字“3”的等截面機(jī)械手末端執(zhí)行分支1、2組成，兩個分支頂端固定，各分段相互平行并且處于同一平面內(nèi)，氣動肌腱在分支2的連接點(diǎn)的法向方向上進(jìn)行驅(qū)動，當(dāng)氣動肌腱內(nèi)通入由小到大的壓縮空氣后，執(zhí)行分支2在氣動肌腱的驅(qū)動力作用下，首先在垂直方向上的收縮變形，執(zhí)行分支1和執(zhí)行分支2相互接觸閉合，但由于執(zhí)行分支2的變形導(dǎo)致驅(qū)動力相對于執(zhí)行分支2的方向發(fā)生改變，驅(qū)動力在沿執(zhí)行分支2連接點(diǎn)的切向方向上有了分力，執(zhí)行分支2在水平方向上產(chǎn)生變形，執(zhí)行分支1、2分離，實(shí)現(xiàn)柔順構(gòu)件在同一個驅(qū)動力作用下的兩種變形。所述的固定裝置包括為防止執(zhí)行分支1、2發(fā)生其他方向的變形而加的固定構(gòu)件和機(jī)架。所述的氣動肌腱通過細(xì)繩與執(zhí)行分支2的末端相連，氣動肌腱的伸縮使執(zhí)行分支2產(chǎn)生垂直方向和水平方向的兩種變形，實(shí)現(xiàn)了對扇貝貝殼的抓持-剝離-釋放的三個動作過程。氣動肌腱與柔順機(jī)械手配合，使機(jī)械手末端執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于驅(qū)動和連接，可以精確控制機(jī)械手末端執(zhí)行分支的變形。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用柔順構(gòu)件制成的兩個形狀曲線類似于阿拉伯?dāng)?shù)字?“3”的等截面機(jī)械手末端執(zhí)行分支1、2，在驅(qū)動力不變的情況下實(shí)現(xiàn)兩個方向上的變形：第一步的變形為垂直方向上的收縮，實(shí)現(xiàn)對扇貝貝殼的抓持和摘除；第二步變形是由于執(zhí)行分支2的運(yùn)動使驅(qū)動力相對于執(zhí)行分支2的方向發(fā)生改變，使得驅(qū)動力在執(zhí)行分支2的連接點(diǎn)處的切向方向上有了分力，執(zhí)行分支2產(chǎn)生水平方向上的變形，扇貝貝殼被釋放。由于變形量的不同實(shí)現(xiàn)了兩個分支的快速閉合和分離，從而完成了對扇貝貝殼的三個動作過程。采用氣動肌腱進(jìn)行驅(qū)動，使機(jī)械手末端執(zhí)行裝置結(jié)構(gòu)簡單緊湊，動作靈敏。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本發(fā)明的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本發(fā)明的工作狀態(tài)一的結(jié)構(gòu)圖。

圖4是本發(fā)明的工作狀態(tài)二的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1.機(jī)架；2.氣動肌腱；3.細(xì)繩；4.固定構(gòu)件；5.執(zhí)行分支1；6.執(zhí)行分支2；7.虛設(shè)關(guān)節(jié)I；8.虛設(shè)關(guān)節(jié)II；9.虛設(shè)關(guān)節(jié)III。

具體實(shí)施方法：

如圖1所示，本發(fā)明所述的柔順機(jī)械手末端執(zhí)行裝置，包括機(jī)架（1）、固定構(gòu)件（4），氣動肌腱（2）及由柔性材料組成的機(jī)械手末端執(zhí)行分支1（5）、執(zhí)行分支2（6）。

圖2是執(zhí)行分支1和執(zhí)行分支2在無外部作用力時的姿態(tài)，本裝置中驅(qū)動裝置氣動肌腱（2）通過細(xì)繩（3）與執(zhí)行分支2（6）的末端相連進(jìn)行運(yùn)動和力的傳遞，在執(zhí)行分支2（6）連接點(diǎn)處的法向方向上進(jìn)行驅(qū)動，方向保持不變，當(dāng)氣動肌腱（2）通入壓縮空氣時，氣動肌腱收縮，通過細(xì)繩（3）帶動執(zhí)行分支2（6）向執(zhí)行分支1（5）的方向運(yùn)動，對扇貝貝殼進(jìn)行抓持，圖3是抓持狀態(tài)時柔順構(gòu)件的虛設(shè)關(guān)節(jié)I（7）、虛設(shè)關(guān)節(jié)II（8）、虛設(shè)關(guān)節(jié)III（9）的變形圖，其中這三個關(guān)節(jié)是均勻變形，變形方向與氣動肌腱（2）的收縮方向相同，氣動肌腱（2）繼續(xù)收縮，但由于執(zhí)行分支2（6）的運(yùn)動導(dǎo)致驅(qū)動力相對于執(zhí)行分支2（6）的方向有所變化，在沿執(zhí)行分支2（6）的連接點(diǎn)的切向方向上有了分力，此時執(zhí)行分支1（5）和執(zhí)行分支2（6）繼續(xù)在氣動肌腱（2）的驅(qū)動力作用下變形，完成扇貝貝殼的摘除，氣動肌腱（2）的驅(qū)動力沿執(zhí)行分支2（6）末端切向方向上的分力逐漸增大，此時執(zhí)行分支2（6）發(fā)生水平方向上的變形，如圖4中執(zhí)行分支2（6）在驅(qū)動力分力作用下變形與執(zhí)行分支1（5）快速分離，虛設(shè)關(guān)節(jié)III（9）、虛設(shè)關(guān)節(jié)II（8）達(dá)到最大變形量，關(guān)節(jié)I（7）恢復(fù)初始狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的快速張開釋放貝殼，從而完成對貝殼的抓持-摘除-釋放的三個動作過程。