[實用新型]彈性波紋管單作用氣缸驅(qū)動串聯(lián)板彈簧骨架機械手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520305686.5
• 申請日: 2015-05-12
• 公開（公告）號: CN204725506U
• 公開（公告）日: 2015-10-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 章軍;張秋菊;蔣建忠;呂兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學(xué)
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域：

本實用新型涉及彈性波紋管單作用氣缸驅(qū)動串聯(lián)板彈簧骨架機械手，此機械手由一個手掌和二個柔性手指，或一個手掌和三個柔性手指組成。每個柔性手指結(jié)構(gòu)相同，主要由一個彈性波紋管單作用氣缸和一個串聯(lián)板彈簧組成；串聯(lián)的各板彈簧的尺寸根據(jù)被抓取對象的特點而優(yōu)化設(shè)計的；機械手靠彈性波紋管單作用氣缸驅(qū)動產(chǎn)生抓持力。此機械手應(yīng)用于易碎的脆性物體，或形狀、大小變化的異形物體的抓持，屬于機器人、機電一體化的應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域；與機器人本體聯(lián)接，尤其適用于食品、農(nóng)產(chǎn)品、輕工產(chǎn)品的抓取、分揀和包裝等生產(chǎn)和物流領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

針對輕工和食品行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)狀況，為滿足形狀復(fù)雜、物性多樣的原材料、半成品、成品的物流和包裝的需要，為解決簡單勞動的用工成本高、勞動條件差等問題，需要物流抓取機械手。就抓取的復(fù)雜對象的種類：①易變形的軟性物體(面包、軟包裝物品)；②易碎的脆性物體(禽蛋、玻璃陶瓷制品)；③形狀不規(guī)則的、大小差別大的物體(瓜果、蔬菜)；④異形的、位置狀態(tài)混亂且難理順的物體(酒瓶、化妝品瓶)；從上可見，復(fù)雜對象的材料性質(zhì)、形狀尺寸及位置狀態(tài)的差別較大。傳統(tǒng)工業(yè)機械手為夾鉗式或平行移動式結(jié)構(gòu)，只能抓取形狀大小相同、位置狀態(tài)一致、不會破損的剛性工件。仿人靈巧手需要感知復(fù)雜對象的空間位置和形狀，需要精確控制運動和抓取力，否則會損壞復(fù)雜對象或不能可靠抓取，但目前仿人靈巧手尚處在實驗室研究階段，且成本高、對使用環(huán)境要求高。

本實用新型彈性波紋管單作用氣缸驅(qū)動串聯(lián)板彈簧骨架機械手的特點是：對外載荷具有良好的柔性自由度和緩沖性能，因此抓取復(fù)雜對象時，柔性自適應(yīng)性好；同時，由于沒有氣缸活塞和活塞桿上橡膠密封的摩擦力，彈性波紋管單作用氣缸運行平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏。

本實用新型機械手的關(guān)鍵部件是柔性手指，亦稱為柔性關(guān)節(jié)。本實用新型之前，專利申請(一種氣動剛性可調(diào)的雙柔性多指手爪，201310123160.0)是一種采用氣缸驅(qū)動的機械手，其缺點是：①由于存在氣缸活塞和活塞桿上橡膠密封的這兩個滑動摩擦力，其動、靜摩擦系數(shù)相差較大，且滑動摩擦力大小還與活塞桿的受力狀況相關(guān)，摩擦力變化大，因此三個手指氣缸活塞運動的同步性控制較復(fù)雜，位置伺服控制難度大；②未考慮板彈簧剛度與應(yīng)力的綜合優(yōu)化設(shè)計，僅采用單個的等截面板彈簧，等截面板彈簧的柔性差；③機械手柔性手指是垂直安裝，僅僅適用于“指尖接觸”的捏取抓取方式，不能采用“手指和手掌多處接觸”的包絡(luò)抓取方式，應(yīng)用范圍較小。

發(fā)明內(nèi)容：

本實用新型克服了上述不足，本實用新型機械手有二個柔性手指或三個柔性手指，每個柔性手指結(jié)構(gòu)相同。原理上柔性手指骨架為厚板彈簧4、剛性的螺紋板5、薄板彈簧7形成的串聯(lián)板彈簧柔性骨架，根據(jù)具體類型復(fù)雜對象特點設(shè)計的厚板彈簧4、薄板彈簧7的形狀與尺寸，鉸鏈座9在薄板彈簧7上的安裝位置可調(diào)，形成了適應(yīng)具體類型復(fù)雜對象的柔性自由度。

本實用新型的主要解決方案是這樣實現(xiàn)的：

本實用新型機械手的一種結(jié)構(gòu)如附圖1、2所示，由二個相同的柔性手指和一個手掌盤1組成，二個相同的柔性手指左右對稱地安裝在手掌盤1的導(dǎo)向槽中，靠手掌盤1上的中心孔定位中心距。柔性手指由指根2、彎板3、厚板彈簧4、螺紋板5、壓塊6、薄板彈簧7、壓板8、鉸鏈座9、二力桿10、彈性波紋管單作用氣缸11組成。本實用新型機械手的特征是：指根2在手掌盤1的導(dǎo)向槽中導(dǎo)向，螺釘穿過指根2上的腰形槽，將指根2固定在手掌盤1上，指根2上的腰形槽可以調(diào)節(jié)柔性手指的中心距，螺釘將厚板彈簧4夾緊在彎板3和指根2之間；兩個壓塊6分別將厚板彈簧4和薄板彈簧7夾緊在螺紋板5，厚板彈簧4和薄板彈簧7在螺紋板5夾緊處均勻腰形槽，便于調(diào)節(jié)厚板彈簧4和薄板彈簧7的實際工作長度；壓板8上有四個螺釘?shù)穆菁y孔，用四個螺釘穿過鉸鏈座9將薄板彈簧7緊固定在壓板8上，薄板彈簧7沒有孔，便于調(diào)節(jié)鉸鏈座9在薄板彈簧7上的安裝位置，薄板彈簧7最下端形狀是曲面；二力桿10的兩端均為鉸鏈，分別與鉸鏈座9和彈性波紋管單作用氣缸11上的鉸鏈支座11a形成鉸鏈聯(lián)結(jié)。

本實用新型機械手的另一種結(jié)構(gòu)如附圖3所示，由三個相同的柔性手指和一個手掌盤1組成，三個相同的柔性手指120°均布地安裝在手掌盤1的導(dǎo)向槽中，靠手掌盤1上的中心孔定位中心距。柔性手指的結(jié)構(gòu)與前面所述完全相同，由指根2、彎板3、厚板彈簧4、螺紋板5、壓塊6、薄板彈簧7、壓板8、鉸鏈座9、二力桿10、彈性波紋管單作用氣缸11組成。