CN102059707B - 仿手指的自适应柔性夹具总成 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿手指的自适应柔性夹具总成，包括动力装置、基座、手臂总成和设置于手臂总成的柔性手；柔性手包括至少两个互相形成夹持结构的柔性机械手指和连接于手臂总成的手指座，柔性机械手指由依次铰接的指节组成；本发明采用具有指节的手指，每个指节均通过各自的液压缸驱动，夹持不规则工件时，液压缸驱动手指指节绕铰接点转动，使手指的指节根据不同的夹持需要进行弯曲，能够增大与工件的接触面积，也就能够适应于不同形状工件的夹持，通用性较强，同时，由于增大夹持面积，能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，利于保证工件质量，节约现场使用成本。

Description

仿手指的自适应柔性夹具总成
技术领域
本发明涉及一种自动化机械部件，特别涉及一种具有柔性夹持结构的机械夹具总成。
背景技术
机械夹具作为重要制造装备中较为主要的关键装备而被广泛研究和应用，主要应用于汽车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船、大型机床、大型生产线与设备组以及钢铁冶金等行业。
现有技术中，工业机械夹具(机械手)普遍采用的原理为通过驱动完成夹持，功能较为单一，特别是机械夹具(机械手)本身，为了保证夹持力，夹持面硬度较高，而且为一体设计，能够完成特定的夹持任务。而在对于需运送工件对于运送过程要求较高时，比如，对于精度较高、表面质量需要严格保证的工件，对机械夹具则提出较高的要求。而且绝大多数的工件的形状并不规则，现有的机械夹具结构由于对于形状不规则得自适应性较差，使其不具有通用性。因此，应用具有很大的局限性。
因此需要一种具有一定自适应能力的机械夹具，能够适应于不同形状工件的夹持，同时能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，通用性较强，节约现场使用成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种仿手指的自适应柔性夹具总成，能够适应于不同形状工件的夹持，同时能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，通用性较强，节约现场使用成本。
本发明的仿手指的自适应柔性夹具总成，包括动力装置、基座、手臂总成和设置于手臂总成的柔性手；
柔性手包括至少两个互相形成夹持结构的柔性机械手指和连接于手臂总成的手指座，所述柔性机械手指由依次铰接的指节组成，每个指节均设置驱动指节沿夹持方向往复运动的指节驱动缸；所述柔性机械手指根部铰接于手指座，所述指节上设置连杆组件，所述连杆组件包括前连杆和后连杆，所述前连杆一端铰接于指节靠近指根的铰接处，另一端依次铰接于后连杆和指节形成平面摇杆机构，所述指节驱动缸的活塞杆铰接于前连接杆用于驱动平面摇杆机构，所述指节驱动缸的缸体尾端以可沿柔性机械手指夹持方向摆动的方式铰接于手指座。
进一步，所述指节至少位于夹持面为弹性结构，所述弹性结构为气囊或者弹性体；
进一步，所述指节驱动缸的活塞杆与前连杆和后连杆通过同一铰接点铰接；
进一步，所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；下臂总成包括转座和竖直设置于转座的举升液压缸及俯仰液压缸，所述转座以可绕自身轴线转动的方式设置在基座上，动力装置的转动动力输出轴与转座传动配合；
上臂总成包括伸长液压缸，所述伸长液压缸缸体以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于举升液压缸活塞杆，俯仰液压缸缸体固定于基座，俯仰液压缸的活塞杆向上延伸且端部形成球头结构，伸长液压缸缸体下部设置与球头结构配合的纵向凹槽；所述手指座固定连接于伸长液压缸的活塞杆的端部；
进一步，所述基座为箱式结构，基座内设置齿轮传动副，动力装置的转动动力输出轴与齿轮传动副的主动齿轮在圆周方向固定配合，齿轮传动副的从动齿轮的从动齿轮轴穿出基座与转座传动配合；所述举升液压缸活塞杆与举升液压缸缸体在圆周方向固定配合；所述基座上固定设置有同轴转动配合外套于转座的转座套；
进一步，所述举升液压缸活塞杆在圆周方向固定配合设置滑套，所述滑套与举升液压缸缸体以可沿轴向往复滑动的方式单自由度配合；
进一步，所述手指座为花形结构，花形结构的花瓣数量与柔性机械手指数量对应，所述指节驱动缸缸体铰接于花瓣；
进一步，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：
压力传感器，设置于柔性机械手指指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；
中央控制器，用于接收压力传感器的压力信号并向每个指节驱动缸的控制系统发送命令信号；
进一步，所述指节包括刚性指背和作为夹持面的指肚，所述指肚与指背固定连接。
本发明的有益效果：本发明的仿手指的自适应柔性夹具总成，采用具有指节的手指，每个指节均通过各自的液压缸驱动，夹持不规则工件时，液压缸驱动手指指节绕铰接点转动，使手指的指节根据不同的夹持需要进行弯曲，能够增大与工件的接触面积，也就能够适应于不同形状工件的夹持，通用性较强，同时，由于增大夹持面积，能够用于对于表面精度和表面质量要求较高的工件的夹持工作，利于保证工件质量，节约现场使用成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1A处放大图；
图3为本发明柔性机械手指原理图；
图4本发明柔性机械手自动控制原理框图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1A处放大图，图3为本发明柔性机械手指原理图，如图所示：本实施例的仿手指的自适应柔性夹具总成，包括动力装置、基座1、手臂总成和设置于手臂总成的柔性手；
柔性手包括至少两个互相形成夹持结构的柔性机械手指和连接于手臂总成的手指座17，本实施例中采用三个柔性机械手指呈三角形分布并形成夹持结构；所述柔性机械手指由依次铰接的指节14组成，如图所示，指节之间以及指根与手指座之间均通过对应的铰接轴铰接；每个指节14均设置驱动指节沿夹持方向往复运动的指节驱动缸10；所述柔性机械手指根部铰接于手指座17，所述指节上设置连杆组件，所述连杆组件包括前连杆12和后连杆13，所述前连杆12一端铰接于指节靠近指根的铰接处(铰接轴)，另一端依次铰接于后连杆13和指节14形成平面摇杆机构，所述指节驱动缸10的活塞杆11铰接于前连接杆12用于驱动平面摇杆机构，所述指节驱动缸10的缸体尾端以可沿柔性机械手指夹持方向摆动的方式铰接于手指座17，如图所示，指节驱动缸10的缸体尾端通过铰链9铰接于手指座；如图所示，每个柔性机械手指均由三个指节14依次铰接构成，每个指节对应设置一个指节驱动缸。
本实施例中，所述指节14至少位于夹持面为弹性结构，所述弹性结构为气囊或者实心弹性体，本实施例采用气囊结构，利于进一步增大指节与工件之间的接触面积，能够保证工件的表面质量不被破坏。
本实施例中，所述指节驱动缸10的活塞杆11与前连杆12和后连杆13通过同一铰接点铰接；结构紧凑，安装拆卸容易。
本实施例中，所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；下臂总成包括转座24和竖直设置于转座24的举升液压缸5及俯仰液压缸18，所述转座24以可绕自身轴线转动的方式设置在基座1上，设置方式是单自由度设置，可在基座上设置外套筒，动力装置4的转动动力输出轴3与转座24传动配合；本实施例中，动力装置4为设置于基座1上的电机。
上臂总成包括伸长液压缸7，所述伸长液压缸7缸体以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于举升液压缸5的活塞杆6，俯仰液压缸18缸体固定于基座，俯仰液压缸18的活塞杆19向上延伸且端部形成球头结构15，伸长液压缸7缸体下部设置与球头结构15配合的纵向凹槽16；所述手指座17固定连接于伸长液压缸7的活塞杆8的端部；本结构的俯仰液压缸18缸体固定于基座1，因而可以减轻下臂总成的受力，改善整个下臂的受力状况，具有承重能力强的特点。
本实施例中，所述基座1为箱式结构，基座1内设置齿轮传动副20，动力装置4的转动动力输出轴3与齿轮传动副20的主动齿轮在圆周方向固定配合，齿轮传动副20的从动齿轮的从动齿轮轴穿出基座1与转座24传动配合；所述举升液压缸5的活塞杆6与举升液压缸5缸体在圆周方向固定配合；所述基座1上固定设置有同轴转动配合外套于转座24的转座套25，转座套25能够限制转座24的横向自由度，增加整机负载能力，结构紧凑，占地面积小。
本实施例中，所述举升液压缸5的活塞杆6在圆周方向固定配合设置滑套2，活塞杆6和滑套2之间可采用键连接实现固定，所述滑套2与举升液压缸5缸体以可沿轴向往复滑动的方式单自由度配合；可采用现有技术中的任何一种配合方式，比如滑键等，均能实现发明目的。
本实施例中，所述手指座17为花形结构，花形结构的花瓣数量与柔性机械手指数量对应，所述指节驱动缸10缸体铰接于花瓣；降低手指座重量，实现轻量化和简单化，便于运输、安装和拆卸。
图4本发明柔性机械手自动控制原理框图，如图所示，本实施例中，还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：
压力传感器21，设置于柔性机械手指指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；
中央控制器22，用于接收压力传感器的压力信号并向每个指节驱动缸10的控制系统23发送命令信号；
通过自动控制系统进行控制，利于保证每个指节作用于工件的压力，保证压力的均匀性，从而使夹持力能够均匀作用于工件，不但利于提高负重，还有利于保持工件的表面质量。
本实施例中，所述指节14包括刚性指背14a和作为夹持面的指肚14b，所述指肚14b与刚性指背14a固定连接；如图所示，铰接点均通过刚性指背14a连接，利于驱动并保持较大的夹持力。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：包括动力装置、基座、手臂总成和设置于手臂总成的柔性手；
柔性手包括至少两个互相形成夹持结构的柔性机械手指和连接于手臂总成的手指座，所述柔性机械手指由依次铰接的指节组成，每个指节均设置驱动指节沿夹持方向往复运动的指节驱动缸；所述柔性机械手指根部铰接于手指座，所述指节上设置连杆组件，所述连杆组件包括前连杆和后连杆，所述前连杆一端铰接于指节靠近指根的铰接处，前连杆的另一端、后连杆和指节依次铰接形成平面摇杆机构，所述指节驱动缸的活塞杆铰接于前连杆并用于驱动所述平面摇杆机构，所述指节驱动缸的缸体尾端以可沿柔性机械手指夹持方向摆动的方式铰接于手指座。
2.根据权利要求1所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述指节包括刚性指背和作为夹持面的指肚，所述指肚与指背固定连接且为弹性结构，所述弹性结构为气囊或者实心弹性体。
3.根据权利要求2所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述指节驱动缸的活塞杆与前连杆和后连杆通过同一铰接点铰接。
4.根据权利要求3所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述手臂总成包括下臂总成和上臂总成；下臂总成包括转座和竖直设置于转座的举升液压缸及俯仰液压缸，所述转座以可绕自身轴线转动的方式设置在基座上，动力装置的转动动力输出轴与转座传动配合；
上臂总成包括伸长液压缸，所述伸长液压缸缸体以沿竖直平面转动的方式单自由度铰接于举升液压缸活塞杆，俯仰液压缸缸体固定于基座，俯仰液压缸的活塞杆向上延伸且端部形成球头结构，伸长液压缸缸体下部设置与球头结构配合的纵向凹槽；所述手指座固定连接于伸长液压缸的活塞杆的端部。
5.根据权利要求4所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述基座为箱式结构，基座内设置齿轮传动副，动力装置的转动动力输出轴与齿轮传动副的主动齿轮在圆周方向固定配合，齿轮传动副的从动齿轮的从动齿轮轴穿出基座与转座传动配合；所述举升液压缸活塞杆与举升液压缸缸体在圆周方向固定配合；所述基座上固定设置有同轴转动配合外套于转座的转座套。
6.根据权利要求5所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述举升液压缸活塞杆在圆周方向固定配合设置滑套，所述滑套与举升液压缸缸体以可沿轴向往复滑动的方式单自由度配合。
7.根据权利要求6所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：所述手指座为花形结构，花形结构的花瓣数量与柔性机械手指数量对应，所述指节驱动缸缸体铰接于花瓣。
8.根据权利要求7所述的仿手指的自适应柔性夹具总成，其特征在于：还包括自动控制系统，所述自动控制系统包括：
压力传感器，设置于柔性机械手指指节的夹持面内部用于检测每个指节的夹持压力；
中央控制器，用于接收压力传感器的压力信号并向每个指节驱动缸的控制系统发送命令信号。
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