CN106425939A - 一种模块化异质差动高柔性气动夹具 - Google Patents

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侯至丞
张弓
王卫军
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Shenzhen Cas Derui Intelligent Tech Co ltd
Guangzhou Institute of Advanced Technology of CAS
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Shenzhen Cas Derui Intelligent Tech Co ltd
Guangzhou Institute of Advanced Technology of CAS
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    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
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Abstract

本发明涉及一种模块化异质差动高柔性气动夹具，包括模块化固定装置和手指模块，所述模块化固定装置包括基模块和基座扩展模块，所述基模块与基座扩展模块和手指模块连接；所述基座扩展模块用于扩展基模块，适应大尺寸物体的夹取，所述手指模块用于对目标物体的夹取；本发明的夹持范围，手指的个数、长短均为可调，可适应不同尺寸物体的夹取；驱动单元非常简单，为具有正负压调节的气动装置，易于应用于工厂等作业环境；可以解决易碎物品的无损夹持，由于所选材料具有高柔性特性，在夹取物体时可以保证不损坏物体的形状，不破坏物体表面。

Description

一种模块化异质差动高柔性气动夹具
技术领域
本发明涉及工件加工领域，具体涉及一种模块化异质差动高柔性气动夹具。
背景技术
专用夹具具有成本高可重复利用性差的特点。组合夹具虽然具有可重构性，与专用夹具相比成本较低。但组合夹具模块库的构建需要较大的经济投入，而且经常由于任务的单一性，使得很多单元模块长期处于闲置状态。另外，与传统专用夹具相比，组合夹具体积大，夹具各单元模块用键、销、螺栓等零件连接，连接环节多，设计复杂。可调夹具虽具有一定的灵活性，可以通过简单的更换零部件实现不同物体的夹取。但同时对所夹取物体类型要求比较高。通用性不高。
力传感器虽然能够解决对易碎、易变形物体的无损坏夹取，但其价格较高。力传感器的加装会极大地提高所设计夹具的成本。
发明内容
有鉴于此，为了克服现有技术上的问题，本发明提供了一种模块化异质差动高柔性气动夹具，由具有差异性弹性材料制成，具有高柔性特性和模块化特性，可以实现对不同尺寸范围内任何形状的物体的无损坏夹取。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种模块化异质差动高柔性气动夹具，包括：模块化固定装置和手指模块，所述模块化固定装置包括基模块和基座扩展模块，所述基模块与基座扩展模块和手指模块连接；所述基座扩展模块用于扩展基模块，适应大尺寸物体的夹取，所述手指模块用于对目标物体的夹取。
进一步地，所述手指模块包括手指和乳胶密封气囊，所述乳胶密封气囊安装在手指上；所述乳胶密封气囊在膨胀状态下使手指弯曲，夹取物体，在放气状态下使手指恢复直立，释放物体。
进一步地，所述基座扩展模块是由柔性材料制成的模块。
进一步地，所述手指和气囊是分别由具有不同弹性系数的乳胶和塑料制成的手指和气囊。
进一步地，所述手指包括多个出气孔，每个出气孔均安装乳胶密封气囊。
与现有技术相比，本发明的模块化异质差动高柔性气动夹具的夹持范围，手指的个数、长短均为可调，可适应不同尺寸物体的夹取；本发明的驱动单元非常简单，为具有正负压调节的气动装置，易于应用于工厂等作业环境；本发明可以解决易碎物品的无损夹持，由于所选材料具有高柔性特性，在夹取物体时可以保证不损坏物体的形状，不破坏物体表面。
附图说明
图1为本发明模块化异质差动高柔性气动夹具的结构示意图。
图2为本发明基模块的结构示意图。
图3为本发明基座扩展模块的结构示意图。
图4为本发明手指模块的结构示意图。
图5为本发明乳胶密封气囊的结构示意图。
图6为本发明模块化异质差动高柔性气动夹具充气时的夹取状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明所述的一种模块化异质差动高柔性气动夹具作进一步说明。
图1展示了一种模块化异质差动高柔性气动夹具，采用仿生生物手的指形结构，因此也可以称为夹爪，本夹爪一般具有四个手指，每个手指分为两部分：支撑部分和驱动部分。两部分中空连通，两部分由具有不同弹性特性的材料制成，驱动源为气动，气动源通过向中空手指内部加压实现手指动作，每个手指在内外气压平衡状态下保持平直状态。
其抓取原理为：不同弹性材料制成的手指由于内压大于外压时所产生的弹性变形差异使手指产生弯曲动作实现夹取；其放置原理为：内压减弱直至与外压相等时恢复平直状态实现放置动作。
模块化固定装置及模块化手指。本发明为了提高夹具的通用性，即实现对不同尺寸物体的夹取。提出了模块化固定装置及模块化手指。模块化固定装置分为基模块和基座扩展模块两部分。基模块是连接模块化手指和扩展模块的公共单元，其结构如图2所示。其作用相当于人的手掌。基座扩展模块是扩展基模块尺寸的模块，此设计是为适应更大尺寸物体的夹取。其结构图如下图3所示。图中所示的扩展模块是由柔性材料制成，在需要时，可以套装在图2所示的基模块上，实现基模块尺寸的扩展。
图4手指模块为安装在基模块或基座扩展模块的出气口上的部分，用于对目标物的夹取。手指模块采用柔性材料制成，可以自由弯曲。当夹取物体时，手指模块弯曲，实现仿生抓取。
乳胶密封气囊是具有高弹性的薄壁气体储存或释放单元，其示意图如图5所示。乳胶密封气囊固定在手指模块的每个出气口处。如果基模块处于加压充气状态时，内部气压逐渐增大，当内部压强大于外部大气压时，乳胶密封气囊会胀大；如果基模块处于减压放气状态时，内部气压逐渐减小，当内部压强接近于外部大气压时，乳胶密封气囊会缩小。
工作时，当基模块被充气时，密封气囊逐渐胀大。当内部气压足够大时，相邻密封气囊将会相互挤压形成压力，迫使手指弯曲，实现对物体的夹取，如图6所示；当内部气压逐渐减小，密封气囊逐渐放气，相邻密封气囊挤压力变小，则手指模块在本身的弹性作用下恢复直立形状，从而释放所夹取物体。
综上所述，本发明的模块化异质差动高柔性气动夹具的夹持范围，手指的个数、长短均为可调，可适应不同尺寸物体的夹取；驱动单元非常简单，为具有正负压调节的气动装置，易于应用于工厂等作业环境；可以解决易碎物品的无损夹持，由于所选材料具有高柔性特性，在夹取物体时可以保证不损坏物体的形状，不破坏物体表面。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种模块化异质差动高柔性气动夹具，其特征在于：包括模块化固定装置和手指模块，所述模块化固定装置包括基模块和基座扩展模块，所述基模块与基座扩展模块和手指模块连接；所述基座扩展模块用于扩展基模块，适应大尺寸物体的夹取，所述手指模块用于对目标物体的夹取。
2.根据权利要求1所述的一种模块化异质差动高柔性气动夹具，其特征在于：所述手指模块包括手指和乳胶密封气囊，所述乳胶密封气囊安装在手指上；所述乳胶密封气囊在膨胀状态下使手指弯曲，夹取物体，在放气状态下使手指恢复直立，释放物体。
3.根据权利要求1所述的一种模块化异质差动高柔性气动夹具，其特征在于：所述基座扩展模块是由柔性材料制成的模块。
4.根据权利要求1所述的一种模块化异质差动高柔性气动夹具，其特征在于：所述手指和气囊是分别由具有不同弹性系数的乳胶和塑料制成的手指和气囊。
5.根据权利要求2所述的一种模块化异质差动高柔性气动夹具，其特征在于：所述手指包括多个出气孔，每个出气孔均安装乳胶密封气囊。
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