CN106142142A - 机械手装置 - Google Patents

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Abstract

一种机械手装置用于夹持目标物体。机械手装置包括至少两个用于夹持目标物体的夹持端。机械手装置还包括设置于夹持端内的压力感应结构。压力感应结构用于感测夹持端与目标物体之间的夹持力。压力感应结构包括两个金属薄膜及位于两个金属薄膜之间的填充物。两个金属薄膜相互平行且间隔一定距离设置。填充物可发生弹性形变。当夹持端与目标物体相接触时，两个金属薄膜压缩填充物发生弹性形变以改变两个金属薄膜之间距离，压力感应结构根据两个金属薄膜之间的距离的变化产生电信号以控制机械手装置调节该夹持端夹持该目标物体的夹持力变化。

Description

机械手装置
技术领域
本发明涉及一种机械手装置。
背景技术
随着自动化技术的日益成熟，机械手通过设定程序进行抓取、搬运等其他操作，并以较高的稳定性及较低的环境要求广泛应用于生产制造行业。机械手在抓取物品的过程中，由于无法感知抓取力度，进而可导致物品脱落或者损坏的情况的产生，进而降低了生产效率。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高抓取灵敏度及生产效率的机械手装置。
一种机械手装置用于夹持目标物体。机械手装置包括至少两个用于夹持目标物体的夹持端。机械手装置还包括设置于夹持端内的压力感应结构。压力感应结构用于感测夹持端与目标物体之间的夹持力。压力感应结构包括两个金属薄膜及位于两个金属薄膜之间的填充物。两个金属薄膜相互平行且间隔一定距离设置。填充物可发生弹性形变。当夹持端与目标物体相接触时，两个金属薄膜压缩填充物发生弹性形变以改变两个金属薄膜之间距离，压力感应结构根据两个金属薄膜之间的距离的变化产生电信号以控制机械手装置调节该夹持端夹持该目标物体的夹持力变化。
采用上述之机械手装置通过压力感应结构感测机械手装置与目标物体之间的夹持力变化，并调整机械手装置对目标物体的握持力，提高了机械手装置的灵敏度，进而拓展机械手装置的应用范围。同时，由于两个金属薄膜之间填充有填充物，可提高压力感应结构的感测灵敏度。
附图说明
图1为一种较佳实施方式之机械手装置的立体图。
图2为图1中机械手装置的分解图。
图3为图1中压力感应结构之电路图。
图4为图1中机械手装置之模块图。
图5为图1中机械手装置第二实施方式之模块图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请一并参阅图1及图2，图1为一种较佳实施方式的机械手装置100的立体图，图2为机械手装置100的分解图。机械手装置100用于抓取目标物体。在本实施方式中，机械手装置100可以为生产线上机械手臂。在其他可替代方式中，机械手装置100可以为机器人的手掌。
机械手装置100包括至少两个夹持端10以及设置于夹持端10内的压力感应结构20。优选地，夹持端10为机械手指。在其他可替代的实施方式中，压力感应装置20可植入仿真机器人或人体的皮肤内。
夹持端10包括本体11和第一端部12。本体11大致呈长方体状。第一端部12具有一个弧面与本体11相连接。
压力感应结构20用于感测夹持端10与目标物体之间的夹持力。压力感应结构20包括两个金属薄膜21及位于两个金属薄膜21之间的填充物23。
两个金属薄膜21相互平行且间隔一定距离设置。金属薄膜21包与夹持端10相适配，且其端部呈弧形。
填充物23填充于两个金属薄膜21之间，其可在发生弹性形变。在本实施方式中，填充物23为导电材质。
请参阅图3，其为压力感应结构20之电路图。压力感应结构20还用于将感测到的压力转换为电信号。压力感应结构20还包括电压输入端Vin、输出端Vout、第一放大器A1、第二放大器A2、第三放大器A3、第一电阻R1、第二电阻R2及等效电容C。
第一放大器A1的输出端与输出端Vout电性连接，第一放大器A1的输入端与电压输入端Vin电性连接。第二放大器A2的输出端与电压输入端Vin电性连接，第二放大器A2的输入端与第三放大器A3的输出端电性连接。第三放大器A3的输入端与第一电阻R1电性连接。
第一电阻R1通过第二电阻R2与输出端Vout电性连接。
等效电容C的一端电性连接于第一放大器A1的输入端和第二放大器A2的输出端Vin之间。等效电容C的另一端电性连接于第一电阻R1和第二电阻R2之间。在本实施方式中，两个金属薄膜21及填充物23三者形成感应电容。
压力感应结构20的工作原理为：
当机械手装置100与目标物体相接触时，机械手装置100与目标物体之间产生相互夹持力，使得填充物发生弹性形变，导致两个金属薄膜之间的距离发生变化，使得等效电容C发生变化。其中，等效电容C的容值通过下述公式1进行计算。
C=ε0*εr*S/D 公式1
其中，ε0表示真空中的介电常数；εr表示相对介电常数；S表示金属薄膜21的面积；D表示两个金属薄膜21之间的距离。
当等效电容C发生改变时，导致电路中电流和电压均发生改变，放大器A1、第二放大器A2及放大器A3将改变放大后通过输出端Vout进行输出，以根据输出端Vout的数值变化体现夹持端10与目标物体之间的夹持力变化。
请参阅图4，机械手装置100还包括比较模块40及控制模块60。
压力感应结构20在夹持端10与目标物体接触时输出感应信号。该感应信号用于表示夹持端10与目标物体之间的夹持力的变化。比较模块40与压力感应结构20电性连接。比较模块40内设置有至少一个预定值。比较模块40接收由压力感应结构20输出的感测信号并将感应信号与预定值比较。若当前感应信号大于预定值时，表示机械手装置100施加于目标物体的外力过大，则比较模块40输出第一控制信号给控制模块60；若当前感应信号小于预定值时，表示机械手装置100施加于目标物体上的外力过小，则比较模块40输出第二控制信号给控制模块60。在本实施方式中，预定值可通过使用者进行设定。
控制模块60用于操控机械手装置100，并与比较模块40电性连接。控制模块60根据第一控制信号控制机械手装置10增大两个夹持端10之间的相对距离，以减小夹持端10与目标物体之间的夹持力；控制模块60根据第二控制信号控制机械手装置10减小两个夹持端10之间的相对距离，以增大夹持端10与目标物体之间的夹持力。在其他实施方式中，机械手装置100包括多个夹持端10时，控制模块60根据第一控制信号控制多个夹持端10相对收拢，并根据第二控制信号控制多个夹持端10相对张开。
请参阅图5，其为第二实施方式之机械手装置800。机械手装置800可在多种工作模式下进行切换。机械手装置800与机械手装置100不同之处在于：机械手装置800进一步包括侦测模块90。
侦测模块90与比较模块40电性连接。侦测模块90用于侦测机械手装置800的工作模式并产生对应的侦测信号。
压力感应结构20在夹持端10与目标物体接触时输出感应信号。该感应信号用于表示夹持端10与目标物体之间的夹持力的变化。
比较模块40内可存储多个预定值。其中，预定值与工作模式一一对应。当接收到压力感应结构20输出的感应信号时，比较模块40根据侦测信号获取对应的预定值，并比较感应信号与获取到的预定值。若当前感应信号大于预定值时，机械手装置800施加于目标物体的外力过大，则比较模块40输出第一控制信号给控制模块60；若当前感应信号小于预定值时，机械手装置800施加于目标物体上的外力过小，则比较模块40输出第二控制信号给控制模块60。
控制模块60用于操控机械手装置800，并与比较模块40电性连接。控制模块60根据第一控制信号增大两个夹持端10之间的相对距离，以减小夹持端10与目标物体之间的夹持力；控制模块60根据第二控制信号减小两个夹持端10之间的相对距离，以增大夹持端10与目标物体之间的夹持力。在其他实施方式中，机械手装置800包括多个夹持端10时，控制模块60根据第一控制信号控制多个夹持端10相对收拢，并根据第二控制信号控制多个夹持端10相对张开。
上述机械手装置100，800，通过在夹持端10中增加了压力感应结构20，通过金属薄膜21之间的距离的变化感测机械手装置100，800与目标物体之间的夹持力变化，并调整机械手装置100，800与目标物体之间的夹持力，提高了机械手装置100，800的灵敏度，进而拓展了机械手装置100，800的应用范围。同时，由于两个金属薄膜21之间填充有填充物23，可提高压力感应结构20的感测灵敏度。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种机械手装置，用于夹持目标物体；该机械手装置包括至少两个用于夹持该目标物体的夹持端；其特征在于：该机械手装置还包括设置于夹持端内的压力感应结构；该压力感应结构用于感测夹持端与目标物体之间的夹持力；该压力感应结构包括两个金属薄膜及位于两个金属薄膜之间的填充物；该两个金属薄膜相互平行且间隔一定距离设置；该填充物可发生弹性形变；当夹持端与目标物体相接触时，该两个金属薄膜压缩填充物发生弹性形变以改变两个金属薄膜之间距离，该压力感应结构根据两个金属薄膜之间的距离的变化产生电信号以控制机械手装置调节该至少两个夹持端夹持该目标物体的夹持力。
2.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于：该机械手装置还包括比较模块及控制模块；该压力感应结构还用于根据感测到的压力输出感测信号；该比较模块内设置有至少一个预定值，其接收由压力感应结构输出的感测信号并比较感应信号与预定值；若当前感应信号大于预定值时，该比较模块输出第一控制信号给控制模块；该控制模块根据第一控制信号增大至少两个夹持端之间的相对距离，以减小机械手装置与目标物体之间的夹持力。
3.如权利要求2所述的机械手装置，其特征在于：若当前感应信号小于预定值时，则比较模块输出第二控制信号给控制模块；该控制模块根据第二控制信号减小至少两个夹持端之间的相对距离，以增大机械手装置与目标物体之间的夹持力。
4.如权利要求1所述的机械手装置，其特征在于：该压力感应装置还包括电压输入端、电压输出端、第一放大器、第二放大器、第三放大器、第一电阻、第二电阻及等效电容；该第一放大器的输出端与电压输出端电性连接，第一放大器的输入端与电压输入端电性连接；该第二放大器的输出端与电压输入端电性连接，第二放大器的输入端与第三放大器的输出端电性连接；该第三放大器的输入端与第一电阻电性连接；该第一电阻通过第二电阻与电压输出端电性连接；该等效电容的一端电性连接于第一放大器的输入端和第二放大器的输出端之间。
5.如权利要求4所述的机械手装置，其特征在于：该两个金属薄膜及填充物三者形成感应电容。
6.如权利要求2所述的机械手装置，其特征在于：该机械手装置还包括侦测模块；该机械手装置可在不同的工作模式下进行切换；该比较模块内存储有多个预定值；其中，该预定值与工作模式一一对应；该侦测模块用于侦测机械手装置的工作模式并产生对应的侦测信号；当接收到压力感应结构输出的感应信号时，该比较模块根据侦测信号获取对应的预定值，并比较感应信号与获取到的预定值。
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