CN104057461A - 一种使用磁流变塑性体的万能抓手 - Google Patents

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龚兴龙
逄浩明
宣守虎
许阳光
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Abstract

本发明涉及一种使用磁流变塑性体的万能抓手，包括U型支撑架，缠绕在支撑架中间的线圈，在支撑架中间的隔板以及隔板与线圈、U型支撑架之间形成的隔层，隔层内部放置充电电池与电流控制电路，外部严密包覆的橡胶外套与填充在U型支架与橡胶外套之间的高性能磁流变塑性体。上述万能抓手能够调节抓取力度，改变抓手形貌使抓手与物体表白更好的贴合，同时整体结构简洁，制作成本较低。

Description

一种使用磁流变塑性体的万能抓手
技术领域
本发明涉及使用磁流变塑性体的万能抓手,具体来说研制了一种结构简洁，抓握力度可调，抓取形状可变的万能抓手。
背景技术
在机械化和自动化生产，人体仿生，机器人制造技术等领域抓手是必不可少的一部分。
磁流变塑性体是一种新型的磁流变胶，与传统磁流变胶的区别是磁流变塑性体有着很强的可塑性，即在常温下能够很容易的改变形状并能保持。磁流变塑性体有着很好的力学性能，其磁流变效应可达800％，可以通过调节电流调节磁流变塑性体的软硬。同时磁流变塑性体的磁致伸缩效应可使其在磁场作用下沿磁感线方向伸展，如若想要束缚这一变形则需要一个较大的力才行。现有的传统机械抓手的结构相对复杂，抓取力度难以调节，而且抓手形状一般是固定的，不能随抓取物外形变化而改变。
发明内容
本发明技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种使用磁流变塑性体的万能抓手。万能抓手力度可调，而且抓手表面可随抓取物形貌变化而变化，同时其结构简洁，制作成本相对较低。
本发明技术解决方案：一种使用磁流变塑性体的万能抓手，包括：U型支撑架，缠绕在支撑架中间的线圈，在支撑架中间的隔板，隔板与线圈、U型支撑架之间形成的隔层，隔层内部放置的充电电池与电流控制电路，U型支撑架外部严密包覆的橡胶外套，填充在U型支架与橡胶外套之间的高性能磁流变塑性体。
所述U型支撑架为导磁材料钢制品。
所述隔板为非导磁材料铝制品，隔层内电池与电流控制电路均非导磁。
所述包裹的橡胶外套需要具有弹性且表面有较大摩擦系数。
本发明与现有技术相比的优点在于；本发明充分利用了磁流变塑性体的优良性能，包括良好的可塑性，显著的磁流变效应，极高的磁致伸缩性能，制备了抓取力度可控，抓手与抓取物表白贴合良好的万能抓手。具体的，在U型钢制支撑架中间缠绕线圈用于产生磁场，在支撑架内部用铝制隔板隔离出隔层使得线圈产生的磁场集中在支撑架全部，同时产生的隔层用以存放电池，控制电路等，在外面用橡胶外套包裹，里面填满高性能磁流变塑性体。使用时接通电流，在磁场作用下磁流变塑性体变形包裹物品并由于物品对磁流变塑性体形变的束缚作用而产生挤压相互作用力，提高摩擦力，同时磁场作用下磁流变塑性体变硬，帮助固定物品。总之，在保证功能的同时结构相对简洁，制作成本相对较低。
附图说明
图1为本发明使用磁流变塑性体的结构示意图；
图2为使用磁流变塑性体的万能抓手抓取物品时示意图；
图3为使用磁流变塑性体的万能抓手松开物品时示意图。
具体实施方式
如图1所示，使用磁流变塑性体的万能抓手包括钢制导磁框架同时作为结构支撑的U型支撑架2，缠绕在U型支撑架2中间的线圈1，可产生磁场。跨在U型支撑架2中间的铝制非导磁的隔板5，隔板5与U型支撑架2之间是隔层3，可以使线圈产生的磁场在导磁框架下方两端部集中，同时隔层3中间放置充电电池与控制电路。最外面是一个具有一定弹性与表面粗糙度的橡胶套6，包裹其中的是高性能磁流变塑性体4。
当抓手抓取物品时，首先将抓手与物品7接触压入被抓物。参加图2，图中数字7代表圆柱状被抓取物品，由于里面的磁流变塑性体有着良好的可塑性，所以物品7可以轻松嵌入其中。当物品7嵌入抓手内是，接通线圈内电流，会形成一个如图2中所示磁场，图中带黑箭头曲线表示磁感线。同时，由于磁场作用，抓手内磁流变塑性体会沿磁场方向变形仅仅贴合物品7并限制磁流变塑性体的进一步变形，物品7与橡胶外套6间会产生一个相互作用的界面8，界面8上的双箭头表示相互挤压作用的法向力，由于法向力的存在会产生阻止物品与抓手相互移动的摩擦力，同时磁场作用下磁流变塑性体变硬，帮助更好的固定物品。调节线圈内电流大小可以调节界面上的法向力大小，也就是抓取力度大小。
当要松开物品7时，参见图3，切断线圈内电流，橡胶与物品间的相互作用力也随之消失，物品靠自重脱落，抓手上形成的凹陷也在磁流变塑性体自身重力及橡胶外套作用下慢慢恢复。在具体使用时无需等待抓手凹陷完全恢复也可立即抓取其他物品，因为在抓取其他物品时接通电流，施加磁场，在磁场作用下内部磁流变塑性体会产生变形包裹住物品。
总之，磁流变塑性体是一种新型智能材料，有着良好的可塑性，显著的磁流变效应和极高的磁致伸缩性能。本发明基于这些优良性能，使用磁流变塑性体的万能抓手的抓取力度可以方便调节，并且抓手形状可以随被抓物品外形改变，更好的贴合物品，同时其整体结构简洁，制作成本相对较低。在机械化和自动化生产，人体仿生，机器人制造技术等领域有广阔的应用前景。

Claims (4)

1.一种使用磁流变塑性体的万能抓手，其特征在于包括：U型支撑架，缠绕在支撑架中间的线圈，在支撑架中间的隔板，隔板与线圈、U型支撑架之间形成的隔层，隔层内部放置的充电电池与电流控制电路，U型支撑架外部严密包覆的橡胶外套，填充在U型支架与橡胶外套之间的高性能磁流变塑性体。
2.根据权利要求1所述的使用磁流变塑性体的万能抓手，其特征在于：所述U型支撑架为导磁材料钢制品。
3.根据权利要求1所述的使用磁流变塑性体的万能抓手，其特征在于：所述隔板为非导磁材料铝制品，隔层内电池与电流控制电路均非导磁。
4.根据权利要求1所述的使用磁流变塑性体的万能抓手，其特征在于：所述包裹的橡胶外套需要具有弹性且表面有较大摩擦系数。
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