CN104070528A - 一种用于抓取和释放物体的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。包括可收放伞形托架，开合式活动拉杆，带连杆的橡胶囊，以及橡胶囊内部填充的颗粒，所述的伞形托架内壁与橡胶囊外部的表面粘合；在所述的橡胶囊内部最顶端有连接杆件，杆件穿过开合式活动拉杆中心的孔道与外部相连；所述的橡胶囊外接气压装置，可以通过抽气或充气给填充在其内部的流动性颗粒施加或释放压力，从而使得橡胶囊可以像手一样抓取或释放物体。本发明是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。

Description

一种用于抓取和释放物体的装置和方法

技术领域

 本发明是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

背景技术

 随着经济的发展和科技的进步，机械装置已经在产品生产等诸多领域辅助甚至取代了人力。机械的装置不同于人，它可通过计算机程序的设计来精确控制自己的行为，其较大的自由度和较高的精度在某些领域较之于人有着无可比拟的优势。而且，只要定期保养与定时检测，机械装置完全可实现全天候工作。

 机械手作为机械装置的终端，集精密性，复杂性，巧妙性于一体。所以，机械手设计的成败关乎整个机械装置的功效与命运。作为具有抓举功能的机械手，传统的仿生设计存在着机械连接过于复杂、操作难度大的弊病，因而降低了它的通用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供用于抓取和释放物体的装置和方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于抓取和释放物体的装置, 包括可收放伞形托架，开合式活动拉杆，带连杆的橡胶囊，以及橡胶囊内部填充的颗粒，所述的伞形托架内壁与橡胶囊外部的表面粘合；在所述的橡胶囊内部最顶端固定连接有连杆，连杆穿过开合式活动拉杆中心的孔道与外部相连。

所述可收放伞形托架包括伞形托架及固定底座，其中，所述伞形托架与所述固定底座之间铰接。

所述固定底座上开有通孔，在所述通孔内设置所述开合式活动拉杆，使所述开合式活动拉杆可沿所述通孔轴向移动；所述开合式活动拉杆包括活动拉杆、轴承及滑块，其中，所述活动拉杆与所述固定底座的通孔之间通过轴承连接，所述伞形托架的内测壁上左右对称的设有滑道，所述滑道内滑动连接有滑块。

进一步的，所述轴承为定向移动轴承，所述定向移动轴承的外侧与所述固定底座固定，定向移动轴承内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与活动拉杆的外壁贴合；同样，所述活动拉杆与所述连杆之间安装有所述定向移动轴承，所述定向移动轴承的外侧与所述活动拉杆固定，定向移动轴承内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与连杆的外壁贴合。

所述连杆的一端伸进所述橡胶囊内并与所述橡胶囊相对固定的连接，在所述连杆与所述橡胶囊接触处设有加固层。

一种如所述用于抓取和释放物体的装置的使用方法，包括以下步骤：

第一步、根据所要抓取的物体的大小调节伞形托架张开的角度，然后使机械手降落，直到包裹住物体；

第二步、通过升高或降低气囊上的连杆来调节气囊与所要抓取物体的接触程度；   

第三步、快速抽气，气囊与物体接触的表面将首先产生适应性变形以适应物体外形，进而气囊内部的真空使得气囊与内部填料成为一个整体，从而对物体产生抓举力的作用；

第四步、机械手通过其上连接的机械臂来完成升降、移动等动作；

第五步、当机械手运动至设计位置后，通过充气并张开伞形托架可将物体释放。

进一步的，当需要抛掷物体时，首先通过控制机械臂将机械手调节至设计角度，然后利用托杆对物体施加抛掷力，最后，张开伞形托架的同时对橡胶囊充气打开机械手。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过顶端伞形托架的开合，可以使此机械手主动适应所欲抓举的物体尺寸。

2、通过调节橡胶囊顶部连接的托杆，可以调节橡胶囊与所欲抓举物体的贴合程度。

3、根据物体的重量，通过抽气和加气控制橡胶囊内部气压，以使此机械手以合适的力道抓取物体。

附图说明

图1为本发明一种用于抓取和释放物体的装置的结构示意图；

其中，1、伞形托架；2、固定底座；3、活动拉杆；4、定向移动轴承；5、滑块；6、连杆；7、橡胶囊；8、填充的颗粒；9、滑道。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细说明。

如图1所示，一种用于抓取和释放物体的装置, 包括可收放伞形托架，开合式活动拉杆，带连杆的橡胶囊，以及橡胶囊内部填充的颗粒，所述的可收放伞形托架内壁与橡胶囊外部的表面粘合；在所述的橡胶囊内部最顶端固定连接有连杆6，连杆6穿过开合式活动拉杆中心的孔道与外部相连。

所述可收放伞形托架包括伞形托架1及固定底座2，其中，所述伞形托架1与所述固定底座2之间铰接。

所述固定底座2上开有通孔，在所述通孔内设置所述开合式活动拉杆，所述开合式活动拉杆可沿所述通孔轴向移动；所述开合式活动拉杆包括活动拉杆3、定向移动轴承4及滑块5，其中，所述活动拉杆3与所述固定底座2的通孔之间安装有定向移动轴承4，所述定向移动轴承4的外侧与所述固定底座2固定，定向移动轴承4内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与活动拉杆3的外壁贴合；同样，所述活动拉杆3与所述连杆6之间安装有所述定向移动轴承4，所述定向移动轴承4的外侧与所述活动拉杆3固定，定向移动轴承4内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与连杆6的外壁贴合；所述伞形托架1的内壁上左右对称的设有滑道9，所述滑道9内滑动连接有滑块5。

所述连杆6的一端伸进所述橡胶囊7内并与所述橡胶囊7相对固定的连接。连杆6与橡胶囊7接触处为薄弱环节，需对橡胶囊7进行加固处理，以增强其耐久性。

本发明装置的抓取操作方法如下：

第一步、根据所要抓取的物体的大小调节伞形托架张开的角度，然后使机械手降落，直到包裹住物体；

第二步、通过升高或降低气囊上的连杆来调节气囊与所要抓取物体的接触程度；

第三步、快速抽气，气囊与物体接触的表面将首先产生适应性变形以适应物体外形，进而气囊内部的气压使得气囊与内部填料成为一个整体，从而对物体产生抓举力的作用；

第四步、机械手通过其上连接的机械臂来完成升降、移动等动作；

第五步、当机械手运动至设计位置后，通过充气并张开伞形托架可将物体释放。

进一步的，当需要抛掷物体时，首先通过控制机械臂将机械手调节至设计角度，然后利用托杆对物体施加抛掷力，最后，张开伞形托架的同时对橡胶囊充气打开机械手。

所述的橡胶囊是一个多元化的独立控制区域的变形膜,可以选择性地应用正面和负面的流体压力，外接气压装置，通过抽气或充气给填充在其内部的流动性颗粒施加或释放压力，从而使得橡胶囊抓取或释放物体。

橡胶囊内部的颗粒应具有较大流动性，以使得力可以迅速形成和消散。膜内的颗粒材料可以包括任何类型的金属、绝缘体或半导体，甚至液体，一个或任何多个塑料或聚合物粒子的组合，小的、单个的固体颗粒或谷物，咖啡渣、玉米淀粉、磨砂玻璃、沙子、大米、锯末、碎坚果壳,燕麦,燕麦片,金属颗粒,干燥的玉米表皮、盐、种子、地面橡胶、岩石，和其他已知的材料。

Claims (7)

1.一种用于抓取和释放物体的装置, 包括可收放伞形托架，开合式活动拉杆，带连杆的橡胶囊，以及橡胶囊内部填充的颗粒，其特征在于：所述的伞形托架内壁与橡胶囊外部的表面粘合；在所述的橡胶囊内部最顶端固定连接有连杆，连杆穿过开合式活动拉杆中心的孔道与外部相连。

2.根据权利要求1所述的用于抓取和释放物体的装置,其特征在于，所述可收放伞形托架包括伞形托架及固定底座，其中，所述伞形托架与所述固定底座之间铰接。

3.根据权利要求2所述的用于抓取和释放物体的装置,其特征在于，所述固定底座上开有通孔，在所述通孔内设置所述开合式活动拉杆，使所述开合式活动拉杆可沿所述通孔轴向移动；所述开合式活动拉杆包括活动拉杆、轴承及滑块，其中，所述活动拉杆与所述固定底座的通孔之间通过轴承连接，所述伞形托架的内测壁上左右对称的设有滑道，所述滑道内滑动连接有滑块。

4.根据权利要求3所述的用于抓取和释放物体的装置,其特征在于，所述轴承为定向移动轴承，所述定向移动轴承的外侧与所述固定底座固定，定向移动轴承内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与活动拉杆的外壁贴合；同样，所述活动拉杆与所述连杆之间安装有所述定向移动轴承，所述定向移动轴承的外侧与所述活动拉杆固定，定向移动轴承内侧的滚动钢珠露出，所述钢珠与连杆的外壁贴合。

5.根据权利要求4所述的用于抓取和释放物体的装置，其特征在于，所述连杆的一端伸进所述橡胶囊内并与所述橡胶囊相对固定的连接，在所述连杆与所述橡胶囊接触处设有加固层。

6.一种如权利要求1所述用于抓取和释放物体的装置的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

 第一步、根据所要抓取的物体的大小调节伞形托架张开的角度，然后使机械手降落，直到包裹住物体；

第二步、通过升高或降低气囊上的连杆来调节气囊与所要抓取物体的接触程度；   

第三步、快速抽气，气囊与物体接触的表面将首先产生适应性变形以适应物体外形，进而气囊内部的真空使得气囊与内部填料成为一个整体，从而对物体产生抓举力的作用；

第四步、机械手通过其上连接的机械臂来完成升降、移动等动作；

第五步、当机械手运动至设计位置后，通过充气并张开伞形托架可将物体释放。

7.根据权利要求6所述的使用方法，其特征在于，当需要抛掷物体时，首先通过控制机械臂将机械手调节至设计角度，然后利用托杆对物体施加抛掷力，最后，张开伞形托架的同时对橡胶囊充气打开机械手。