CN107718021B - 一种气动软体抓手 - Google Patents

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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0023—Gripper surfaces directly activated by a fluid

Abstract

本发明公开了一种气动软体抓手，包括设置有若干导气孔的中央导气块、均匀地连通设置在所述中央导气块上的若干柔性气动手指单元，所述的气动手指单元充气变形时的内凹面设置有硬质橡胶层。本发明相比于金属气动抓手，气动软体抓手控制方便可靠、结构简单、成本更低。气动软体抓手柔韧的特性，不仅能很好实现对易碎、易烂物体的无损抓取，还能够适应多种抓取对象的外形结构特征，无须因抓取对线外形结构的变化，而反复更替抓手。此外，气动软体抓手的气动手指单元下部有一层硬质橡胶，可以防止抓手下部产生不必的膨胀变形，从而获取更好的手指弯曲效果。

Description

一种气动软体抓手
技术领域
本发明涉及一种气动软体抓手，该抓手能够快速抓取易碎，易烂，以及不规则的物体，从而极大提高工作效率。
背景技术
目前,工业流水线中的气动抓手，由金属制成，抓取鸡蛋，果蔬等易碎，易烂的物体时，易造成抓取对象的损坏。一些精密的机械抓手，虽然也可以实现无损地抓取易碎、易烂物体，但对机械手控制与传感的精度要求极高，因而使得其成本极高，不利于工业普及。
本次发明针对这一不足进行了改进与创新，提出气动软体抓手的设计，在保证无损抓取易碎、易烂物体的同时，有效地降低了制造成本与维护成本。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足而提供一种新型的气动抓手，从而保证其高效且低成本地工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种气动软体抓手，包括设置有若干导气孔的中央导气块、均匀地连通设置在所述中央导气块上的若干柔性气动手指单元，所述的气动手指单元充气变形时的内凹面设置有硬质橡胶层，硬质橡胶层，可以防止气动手指单元下部的球化现象，气动手指单元数量可根据实际需要调整，气动手指单元一端封闭，另一端顺导气室有开口，接通外部气源。向气动手指单元充气后膨胀变形，与相邻气室相互挤压，从而使气动手指单元发生弯曲变形，气动软体抓手的若干气动手指单元可协同弯曲变形，从而完成相应的抓取动作。
优选地，所述硬质橡胶层包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的宽度边相交一定角度。
优选地，所述硬质橡胶层包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的硬质橡胶片与内凹面的长度边垂直。
优选地，所述硬质橡胶层包括均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的长度边平行。
优选地，所述硬质橡胶层包括若干沿矩阵分布在所述内凹面上的若干圆形硬质橡胶片。
优选地，所述的气动手指单元包括橡胶外壳，所述橡胶外壳内沿长度方向均匀间隔地设置有若干形变气室，各个形变气室的下端通过一端密封的导气室与所述中央导气块对应的导气孔相连通，所述硬质橡胶层设置在橡胶外壳充气变形时的内凹面。
优选地，所述气动软体抓手单元的导气室高度为a,形变气室高度为b,导气室以及形变气室宽度为c,所述形变气室长度为d；硬质橡胶层厚度为e, 橡胶外壳两侧及上下壁厚为f，形变气室的形变壁厚为g；形变气室的间距为h，其满足以下关系：b=18a，c=16a，d=4a，e=a，f=2a，g=1.5a，h=a。
优选地，所述硬质橡胶层的杨氏模量是橡胶外壳的2-3倍。
优选地，所述气动手指单元的数量为两根、三根或三根以上，可根据具体情况进行选择。
相比现有技术，本发明的突出效果是：相比于金属气动抓手，气动软体抓手控制方便可靠、结构简单、成本更低。气动软体抓手柔韧的特性，不仅能很好实现对易碎、易烂物体的无损抓取，还能够适应多种抓取对象的外形结构特征，无须因抓取对线外形结构的变化，而反复更替抓手。此外，气动软体抓手的气动手指单元下部有一层硬质橡胶，可以防止抓手下部产生不必的膨胀变形，从而获取更好的手指弯曲效果。
附图说明
图1 为本发明实施例的爆炸结构示意图。
图2 为本发明实施例的气动手指单元剖视示意图。
图3 为本发明实施例的气动手指单元主视图尺寸示意图。
图4为本发明实施例的气动手指单元侧视图尺寸示意图。
图5 为气动手指单元未设置硬质橡胶层时的球化现象示意图。
图6 为气动手指单元设置硬质橡胶层时的充气弯曲示意图。
图7为一种硬质橡胶层结构示意图。
图8为另一种硬质橡胶层结构示意图。
图9为另一种硬质橡胶层结构示意图。
图10为另一种硬质橡胶层结构示意图。
图11 为本发明实施例的气动软体抓手抓取芒果示意图。
图中所示：1-气动手指单元；2-中央导气块；3-橡胶外壳；4-硬质橡胶层；5-形变气室；6-导气室。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，其他实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。
如图1所示，一种气动软体抓手，包括设置有若干导气孔的中央导气块2、均匀地连通设置在所述中央导气块2上的三根柔性气动手指单元1，所述的气动手指单元1充气变形时的内凹面设置有硬质橡胶层4。
如图2所示，所述的气动手指单元1包括橡胶外壳3，所述橡胶外壳3内沿长度方向均匀间隔地设置有若干形变气室5，各个形变气室5的下端通过一端密封的导气室6与所述中央导气块2对应的导气孔相连通，所述硬质橡胶层4设置在橡胶外壳3充气变形时的内凹面，其中，橡胶外壳3的杨氏模量为2.0*105MPa,硬质橡胶层4的杨氏模量为4.0*105MPa。
如图3和图4所示，所述气动软体抓手单元1的导气室6高度为a,形变气室5高度为b,导气室6以及形变气室5宽度为c,所述形变气室长度为d；硬质橡胶层厚度为e, 橡胶外壳3两侧及上下壁厚为f，形变气室5的形变壁厚为g；形变气室5的间距为h，其满足以下关系：b=18a，c=16a，d=4a，e=a，f=2a，g=1.5a，h=a，本次实施方式中，a=1mm。
如图7所示，所述硬质橡胶层4(黑色区域)包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的宽度边相交一定角度。
如图8所示，在本发明的一个可行的实施例中，所述硬质橡胶层4包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的硬质橡胶片与内凹面的长度边垂直。
如图9所示，在本发明的另一个可行的实施例中，所述硬质橡胶层4包括均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的长度边平行。
如图10所示，在本发明的另一个可行的实施例中，所述硬质橡胶层4包括若干沿矩阵分布在所述内凹面上的若干圆形硬质橡胶片。
硬质橡胶层4除了初始的片状和圆形外，还可以有多种形态，都能够起到限制气动手指单元1下部膨胀的作用。
如图5所示，现有技术中，当气体充入未贴合硬质硅胶层4的气动手指单元1后，手指上部、下部一同膨胀，气动手指单元1不能发生弯曲变形，而是出现“球化现象”，使得气动手指单元失去抓取功能。
如图6所示，针对图4中的“球化现象”，当气体充入贴有硬质橡胶层4的气动手指单元1后，上部形变气室5膨胀，相邻气室相互挤压；硬质橡胶层4能够有效阻止气动手指单元1下部膨胀，从而使气动手指单元1发生弯曲变形，实现对物体的抓取。
如图11所示，气体通过中央导气块2，向三根气动手指单元1供气，使三根气动手指发生弯曲变形，从而将芒果抓起。
本发明使用时，其工作步骤如下：
第一步：根据抓起目标，选择合适长度的气动手指单元1，并确定手指单元1数量；
第二步：将气动软体抓手移动至抓取目标上方；
第三步：向气动软体抓手充气，使其气动手指单元1弯曲变形，从而将物体抓取；
第四步：移动气动软体抓手至指定位置；
第五步：抽出气动软体抓手中的气体，使其气动手指单元1恢复初始状态。
本发明能够根据被抓物体的大小形状灵活选择气动手指单元1的长度和数量，从而保证有效可靠的抓取且不会对目标物体造成伤害，同时，控制简单，操作方便，技术要求低，成本低，利于工业普及。
本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气动软体抓手，其特征在于，包括设置有若干导气孔的中央导气块(2)、均匀地连通设置在所述中央导气块(2)上的若干柔性气动手指单元(1)，所述的气动手指单元(1)充气变形时的内凹面设置有硬质橡胶层(4)；所述的气动手指单元(1)包括橡胶外壳(3)，所述橡胶外壳(3)内沿长度方向均匀间隔地设置有若干形变气室(5)，各个形变气室(5)的下端通过一端密封的导气室(6)与所述中央导气块(2)对应的导气孔相连通，所述硬质橡胶层(4)设置在橡胶外壳(3)充气变形时的内凹面；所述气动手指单元(1)的导气室(6)高度为a,形变气室(5)高度为b,导气室(6)以及形变气室(5)宽度为c,所述形变气室长度为d；硬质橡胶层厚度为e,橡胶外壳(3)两侧及上下壁厚为f，形变气室(5)的形变壁厚为g；形变气室(5)的间距为h，其满足以下关系：b=18a，c=16a，d=4a，e=a，f=2a，g=1.5a，h=a；所述气动手指单元(1)的数量为两根、三根或三根以上。
2.根据权利要求1所述的一种气动软体抓手，其特征在于，所述硬质橡胶层(4)包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的宽度边相交一定角度。
3.根据权利要求1所述的一种气动软体抓手，其特征在于，所述硬质橡胶层(4)包括沿长度方向均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的硬质橡胶片与内凹面的长度边垂直。
4.根据权利要求1所述的一种气动软体抓手，其特征在于，所述硬质橡胶层(4)包括均匀地平行设置在所述内凹面上的若干硬质橡胶片，所述的橡胶片与内凹面的长度边平行。
5.根据权利要求1所述的一种气动软体抓手，其特征在于，所述硬质橡胶层(4)包括若干沿矩阵分布在所述内凹面上的若干圆形硬质橡胶片。
6.根据权利要求1所述的一种气动软体抓手，其特征在于，所述硬质橡胶层(4)的杨氏模量是橡胶外壳(3)的2-3倍。
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