CN104097211A - 一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法 - Google Patents

一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法 Download PDF

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李海萍
余程
宋育刚
何延辉
杨海波
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KUNSHAN PANGOLIN ROBOTER Co Ltd
Nanjing Institute of Industry Technology
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KUNSHAN PANGOLIN ROBOTER Co Ltd
Nanjing Institute of Industry Technology
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Abstract

本发明公开了一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法，在机器人上安装专用机械手，移动固定托架，将被抓取件放置在专用机械手的下端，使固定在固定托架上的一组磁芯形成的束的端面与被抓取件曲面接触；对电磁线圈加额定电流，使一组磁芯和被抓取件两者间隙最小；收紧用于约束一组磁芯的活动夹板上的螺栓，使一组磁芯与被抓取件的接触形成的曲面固定，并与固定托架连成一体。本发明适用于抓取物体的材料有磁感应的场合，方法简单、实现成本低、有效负荷大，用现有成熟的自动松开和收紧螺栓机构可以实现在线变换夹具，大大提高了工作效率和有效负荷，降低运行成本。

Description

一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法
技术领域
本发明属于机器人应用领域，具体地说是一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法。 
背景技术
在工业机器人做抓取物体过程中，机器人有效载荷是其最大载荷减去夹持机构的重量。为了适应机器人夹持不同尺寸和曲面的物体，需要用不同夹具机构。且多个需要被抓取的物体间的距离，受夹持机构尺寸的限制。而通常固定面的电磁铁只能适应单一曲面体或平面。 
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法，该方法利用多个独立的磁芯，使得各个磁芯端面与被抓取的物体有良好的接触，用电磁吸力将被抓取的物体吸住，实现自适应抓取各种曲面物体。 
本发明的目的通过以下技术方案实现： 
一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于以下步骤： 
1)在机器人上安装专用机械手，该专用机械手包括固定托架、一组磁芯、活动夹板和电磁线圈，在固定托架的顶端设有与机器人连接的安装孔；一组磁芯通过活动夹板设置在固定托架内，电磁线圈设置在一组磁芯的外侧；活动夹板通过螺栓与固定托架连接，在螺栓上套装有弹簧； 
2)移动固定托架，将被抓取件放置在专用机械手的下端，使固定在固定托架上的一组磁芯形成的束的端面与被抓取件曲面接触； 
3)对电磁线圈加额定电流，松开螺栓，在弹簧作用下活动夹板松开，一组磁芯中的单个磁芯相互之间沿磁力线方向自由滑动，在磁力或重力与磁力作用下，使一组磁芯和被抓取件两者间隙最小； 
4)收紧用于约束一组磁芯的活动夹板上的螺栓，使一组磁芯与被抓取件的接触形成的曲面固定，并与固定托架连成一体。 
本发明中，所述电磁线圈为两组，将一组磁芯由中心部位分为左右两个部分。所述螺栓是自动松开和收紧的螺栓机构，螺栓机构适用于需要频繁松开和收紧螺栓动作的场合。用于约束一组磁芯的机构不限于夹板加螺栓加弹簧形式。 
所述固定托架由导磁材料制成，用导磁材料可减少磁阻。所述安装孔位于固定托架的顶 部中心区域。 
本发明利用多个独立的磁芯，使得各个磁芯端面与被抓取的物体有良好的接触，用电磁吸力将被抓取的物体吸住，在紧固机构作用下，固定各个磁芯，以达到自适应抓取各种曲面物体目的，适用于抓取物体的材料有磁感应的场合。 
本发明方法简单、实现成本低、有效负荷大，用现有成熟的自动松开和收紧螺栓机构可以实现在线变换夹具，大大减少了不同尺寸夹具数量，大大提高了工作效率和有效负荷，降低运行成本。 
附图说明
图1是本发明中专用机械手的结构示意图。 
图2是图1的侧视示意图。 
图3是专用机械手中活动夹板与固定托架的连接示意图。 
具体实施方式
一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法，包括以下步骤： 
1)在机器人上安装专用机械手，图1是本发明中专用机械手的结构示意图。该专用机械手包括固定托架2、一组磁芯3、活动夹板4和电磁线圈5，在固定托架的顶端设有与机器人连接的安装孔1；安装孔位于固定托架的顶部中心区域。一组磁芯通过活动夹板设置在固定托架内，电磁线圈设置在一组磁芯的外侧；电磁线圈为两组，将一组磁芯由中心部位分为左右两个部分。在固定托架2上设有螺孔8，活动夹板通过螺栓10与固定托架连接，在螺栓上套装有弹簧9；图3是专用机械手中活动夹板与固定托架的连接示意图。固定托架由导磁材料制成，用导磁材料可减少磁阻。螺栓采用能自动松开和收紧的螺栓机构，螺栓机构适用于需要频繁松开和收紧螺栓动作的场合。用于约束一组磁芯的机构不限于夹板加螺栓加弹簧形式。 
2)移动固定托架，将被抓取件放置在专用机械手的下端，使固定在固定托架上的一组磁芯形成的束的端面与被抓取件曲面接触； 
3)对电磁线圈加额定电流，松开螺栓，在弹簧作用下活动夹板松开，一组磁芯中的单个磁芯相互之间沿磁力线方向自由滑动，在磁力或重力与磁力作用下，使一组磁芯和被抓取件两者间隙最小； 
4)收紧用于约束一组磁芯的活动夹板上的螺栓，使一组磁芯与被抓取件的接触形成的曲面固定，并与固定托架连成一体。 
吸力估算：F＝(Φ/5000)2*(1/(S*(1+α*δ)))(kg) 
式中——Φ＝I*W*μ0*(S/δ)， 
S——各个磁芯有效面积之和(cm2)； 
I——电流量(安培)； 
W——线圈匝数， 
μ0——空气导磁率； 
δ——闭合磁路上的间隙之和(cm)。 
α——修正系数(通常3至4)。 
为防止各个磁芯相互错位条件：活动夹板运动方向上的活动间隙小于单一磁芯尺寸。 

Claims (5)

1.一种用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
1）在机器人上安装专用机械手，该专用机械手包括固定托架（2）、一组磁芯（3）、活动夹板（4）和电磁线圈（5），在固定托架（2）的顶端设有与机器人连接的安装孔（1）；一组磁芯（3）通过活动夹板（4）设置在固定托架（2）内，电磁线圈（5）设置在一组磁芯（3）的外侧；活动夹板（4）通过螺栓（10）与固定托架（2）连接，在螺栓（10）上套装有弹簧（9）；
2）移动固定托架（2），将被抓取件（7）放置在专用机械手的下端，使固定在固定托架（2）上的一组磁芯（3）形成的束的端面与被抓取件（7）曲面接触；
3）对电磁线圈（5）加额定电流，松开螺栓（10），在弹簧（9）作用下活动夹板（4）松开，一组磁芯（3）中的单个磁芯相互之间沿磁力线方向自由滑动，在磁力或重力与磁力作用下，使一组磁芯（3）和被抓取件（7）两者间隙最小； 
4）收紧用于约束一组磁芯（3）的活动夹板（4）上的螺栓（10），使一组磁芯（3）与被抓取件（7）的接触形成的曲面固定，并与固定托架（2）连成一体。
2.根据权利要求1所述的用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于：所述电磁线圈（5）为两组，将一组磁芯（3）由中心部位分为左右两个部分。
3.根据权利要求1所述的用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于：所述螺栓（10）是自动松开和收紧的螺栓机构。
4.根据权利要求1所述的用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于：所述固定托架（2）由导磁材料制成。
5.根据权利要求1所述的用于抓取各种曲面物体的自适应方法，其特征在于：所述安装孔（1）位于固定托架（2）的顶部中心区域。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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