CN108000543A - 一种机器人多自由度夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人多自由度夹持器，夹爪支撑架安装在底板上，短行程双轴气缸安装在夹爪支撑架上，输出端与气动夹爪A连接，夹爪手指A与气动夹爪A的输出端相连；长行程双轴气缸安装在底板上，长行程双轴气缸的输出端与气动夹爪B连接，夹爪手指B与气动夹爪B的输出端相连；气动夹爪C安装在夹爪支撑架上，位于气动夹爪A与气动夹爪B之间，夹爪手指C与气动夹爪C的输出端相连；夹爪手指A与气动夹爪A通过短行程双轴气缸的驱动在夹爪支撑架上往复运动，夹爪手指B与气动夹爪B通过长行程双轴气缸的驱动在底板上往复运动。本发明采用仿人手操作的构型设计，能够使弹簧复位型快速接头自动对接，外观独特，结构新颖，控制简单，工作可靠性高。

Description

一种机器人多自由度夹持器
技术领域
本发明涉及夹持器，具体地说是一种机器人多自由度夹持器。
背景技术
推进剂加注是火箭发射前的重要环节，世界各航天强国对推进剂加注管路接头的自动对接和拆卸技术研究一直非常关注。管路接头连接器的对接与脱离既是加注中的高危险环节，又是实现加注过程自动化需解决的首要问题。运载火箭的推进剂的加泄工作中，连接、拆除、运送各种推进剂管道和推进剂加注管、推进剂储罐的清洗工作成为一项极为危险的工作，极易造成人员伤亡。因此研究一种自动加注机器人技术有助于缩短发射前的准备时间、减少工作量及降低勤务人员误操作产生紧急情况的风险；提高火箭和操作人员的安全性；提高系统的可靠性和安全性；对减轻操作人员的劳动强度有着重要意义。
与此同时，目前在空调行业的生产线上，每天都要进行管路的耐压气密测试、抽真空、冷媒灌注、商检运转测试等工序。而现有的管路快速接头与液压阀、气压阀的联接都是通过员工手动对接，耗费了较多的人力。同时由于人工操作时间长，工作效率较低，甚至出现工件等人或人等工件的时间浪费现象。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种机器人多自由度夹持器。该多自由度夹持器采用仿人手操作的构型设计，能够对弹簧复位型快速接头实现自动化对接，外观独特，结构新颖，控制简单，工作可靠性强。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括夹爪手指A、气动夹爪A、短行程双轴气缸、夹爪支撑架、底板、长行程双轴气缸、气动夹爪B、气动夹爪C、夹爪手指B及夹爪手指C，其中夹爪支撑架安装在底板上，所述短行程双轴气缸安装在该夹爪支撑架上，输出端与所述气动夹爪A连接，所述夹爪手指A与气动夹爪A的输出端相连；所述长行程双轴气缸安装在底板上、并位于短行程双轴气缸的下方，该长行程双轴气缸的输出端与所述气动夹爪B连接，所述夹爪手指B与气动夹爪B的输出端相连；所述气动夹爪C安装在夹爪支撑架上，位于所述气动夹爪A与气动夹爪B之间，所述夹爪手指C与气动夹爪C的输出端相连；所述夹爪手指A与气动夹爪A通过短行程双轴气缸的驱动在夹爪支撑架上往复运动，所述夹爪手指B与气动夹爪B通过长行程双轴气缸的驱动在底板上往复运动；所述夹爪手指A及夹爪手指C夹持快速接头母接头，所述夹爪手指B夹持快速接头公接头，通过所述长、短行程双轴气缸的带动实现该快速接头公接头与快速接头母接头的对接；
其中：所述夹爪手指A夹持端的两侧形成整体为菱形的、用于夹持棱柱体的开口；
所述夹爪手指C夹持端的每侧均为半圆形开口，该夹持端的两侧形成整体为圆形的、用于夹持圆柱体的开口；
所述夹爪手指A、气动夹爪A与夹爪手指B、气动夹爪B分别位于夹爪手指C、气动夹爪C的两侧；
所述气动夹爪A通过夹爪固定板A与短行程双轴气缸的输出端相连，该夹爪固定板A的一端与所述气动夹爪A连接，另一端与所述短行程双轴气缸的输出端连接；所述气动夹爪B通过夹爪固定板B与长行程双轴气缸的输出端相连，该夹爪固定板B的一端与所述气动夹爪B连接，另一端与所述长行程双轴气缸的输出端连接；所述夹爪固定板A与夹爪固定板B的形状结构均相同，形状为长方体结构，中间均开有用于减轻自重、提高承载力与重量之比的椭圆形孔；
所述短行程双轴气缸双轴的轴向中心线与长行程双轴气缸双轴的轴向中心线在底板上的投影分别共线；
所述夹爪支撑架长度方向的两侧固接在底板上，所述短行程双轴气缸固接于夹爪支撑架后端的上表面上，该夹爪支撑架的前端向上延伸、形成安装板，所述气动夹爪C固接于该安装板朝向气动夹爪B的一侧；
所述底板上分别开设有减重槽孔及用于引导气动夹爪B移动的导向槽。
本发明的优点与积极效果为：
1.本发明采用仿人手操作的构型设计，结构新颖独特。
2.本发明夹爪手指采用半圆形和菱形设计，专用性较强，夹持稳定可靠。
3.本发明中间夹爪固定，减少了一个自由度，易于控制，对接精度高。
4.本发明夹爪支撑架及底板结构局部挖空，重量较小，结构轻巧。
5.本发明共有五个自由度，可以实现快速接头的夹持和自动对接。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的结构主视图；
图3为本发明的结构右视图；
图4为本发明的结构俯视图；
图5为本发明夹爪固定板的结构示意图；
图6为本发明夹爪支撑架的结构示意图；
图7为本发明底板的结构示意图；
图8为本发明自动化对接过程示意图之一；
图9为本发明自动化对接过程示意图之二；
其中：1为夹爪手指A，2为气动夹爪A，3为夹爪固定板A，4为短行程双轴气缸，5为夹爪支撑架，6为底板，7为长行程双轴气缸，8为夹爪固定板B，9为气动夹爪B，10为气动夹爪C，11为夹爪手指B，12为夹爪手指C，13为快速接头公接头，14为快速接头母接头，15为椭圆形孔，16为减重槽孔，17为导向槽，18为安装板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～4所示，本发明包括夹爪手指A1、气动夹爪A2、夹爪固定板A3、短行程双轴气缸4、夹爪支撑架5、底板6、长行程双轴气缸7、夹爪固定板B8、气动夹爪B9、气动夹爪C10、夹爪手指B11、及夹爪手指B12，其中夹爪支撑架5安装在底板6上，短行程双轴气缸4安装在该夹爪支撑架5上，气动夹爪A2通过夹爪固定板A3与短行程双轴气缸4的输出端相连，该夹爪固定板A3的一端通过螺栓与气动夹爪A2连接，另一端通过螺栓与短行程双轴气缸4的输出端连接；夹爪手指A1与气动夹爪A2的输出端相连。长行程双轴气缸7安装在底板6上、并位于短行程双轴气缸4的下方，气动夹爪B9通过夹爪固定板B8与长行程双轴气缸7的输出端相连，该夹爪固定板B7的一端通过螺栓与气动夹爪B9连接，另一端通过螺栓与长行程双轴气缸7的输出端连接；夹爪手指B11与气动夹爪B9的输出端相连。气动夹爪C10安装在夹爪支撑架5上，位于气动夹爪A2与气动夹爪B9之间，夹爪手指C12与气动夹爪C10的输出端相连。夹爪手指A1夹持端的两侧设计成整体为菱形的开口，用于夹持棱柱体目标。夹爪手指C12夹持端的每侧设计成半圆形开口，该夹持端的两侧形成整体为圆形的开口，用于夹持圆柱体结构。夹爪手指A1和夹爪手指C12专用性较强，夹持稳定可靠。夹爪手指A1、气动夹爪A2与夹爪手指B11、气动夹爪B8分别位于夹爪手指C12、气动夹爪C10的两侧，夹爪手指A1与气动夹爪A2通过短行程双轴气缸4的驱动在夹爪支撑架5上往复运动，夹爪手指B11与气动夹爪B9通过长行程双轴气缸7的驱动在底板6上往复运动。
如图5所示，夹爪固定板A3与夹爪固定板B8的形状结构均相同，形状为长方体结构，中间均开有椭圆形孔15，用于减轻自重，提高承载力与重量之比。
如图6所示，夹爪支撑架5长度方向的两侧固接在底板6上，短行程双轴气缸4固接于夹爪支撑架5后端的上表面上，该夹爪支撑架5的前端向上延伸、形成安装板18，气动夹爪C10固接于该安装板18朝向气动夹爪B9的一侧。在夹爪支撑架5的上表面和侧面分别开有不同大小和形状的孔、槽，用于减轻自身重量和气管线路的布置。
如图7所示，底板6上分别开设有减重槽孔16及用于引导气动夹爪B9移动的导向槽17，该底板6重量小，结构轻巧，用于固定支撑长行程双轴气缸7和夹爪支撑架5。
本发明短行程双轴气缸4双轴的轴向中心线与长行程双轴气缸7双轴的轴向中心线在底板6上的投影分别共线。
本发明的工作原理为：
本发明共有五个自由度，分别为夹爪手指A1、夹爪手指B11、夹爪手指C12的夹持以及短行程双轴气缸4带动气动夹爪A2和夹爪手指A1的移动、长行程双轴气缸7带动气动夹爪B9和夹爪手指B11的移动。
夹爪手指A1和夹爪手指C12同时夹持弹簧复位型快速接头母头14，夹爪手指B11夹持弹簧复位型快速接头公头13。短行程双轴气缸4工作，通过夹爪固定板A3推动气动夹爪A2伸长到达设定距离，使得弹簧复位型快速接头母头14解锁，如图8所示。然后，长行程双轴气缸7工作，通过夹爪固定板B8拉动气动夹爪B9，使得弹簧复位型快速接头公头13平稳地插入到快速接头母头14当中，如图9所示。最后，回拉短行程双轴气缸4到达初始位置，并通过气动夹爪A2、气动夹爪B9、气动夹爪C10分别驱动，松开夹爪手指A1、夹爪手指B11和夹爪手指C12，完成弹簧复位型快速接头的自动化对接。
本发明通过气压驱动长、短行程双轴气缸的伸缩及气动夹爪的开合，实现弹簧复位型快速接头的自动化对接。本发明采用仿人手操作的构型设计，能够使弹簧复位型快速接头自动对接，外观独特，结构新颖，控制简单，工作可靠性高。

Claims (9)

1.一种机器人多自由度夹持器，其特征在于：包括夹爪手指A(1)、气动夹爪A(2)、短行程双轴气缸(4)、夹爪支撑架(5)、底板(6)、长行程双轴气缸(7)、气动夹爪B(9)、气动夹爪C(10)、夹爪手指B(11)及夹爪手指C(12)，其中夹爪支撑架(5)安装在底板(6)上，所述短行程双轴气缸(4)安装在该夹爪支撑架(5)上，输出端与所述气动夹爪A(2)连接，所述夹爪手指A(1)与气动夹爪A(2)的输出端相连；所述长行程双轴气缸(7)安装在底板(6)上、并位于短行程双轴气缸(4)的下方，该长行程双轴气缸(7)的输出端与所述气动夹爪B(9)连接，所述夹爪手指B(11)与气动夹爪B(9)的输出端相连；所述气动夹爪C(10)安装在夹爪支撑架(5)上，位于所述气动夹爪A(2)与气动夹爪B(9)之间，所述夹爪手指C(12)与气动夹爪C(10)的输出端相连；所述夹爪手指A(1)与气动夹爪A(2)通过短行程双轴气缸(4)的驱动在夹爪支撑架(5)上往复运动，所述夹爪手指B(11)与气动夹爪B(9)通过长行程双轴气缸(7)的驱动在底板(6)上往复运动；所述夹爪手指A(1)及夹爪手指C(12)夹持快速接头母接头(14)，所述夹爪手指B(11)夹持快速接头公接头(13)，通过所述长、短行程双轴气缸(7、4)的带动实现该快速接头公接头(13)与快速接头母接头(14)的对接。
2.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述夹爪手指A(1)夹持端的两侧形成整体为菱形的、用于夹持棱柱体的开口。
3.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述夹爪手指C(12)夹持端的每侧均为半圆形开口，该夹持端的两侧形成整体为圆形的、用于夹持圆柱体的开口。
4.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述夹爪手指A(1)、气动夹爪A(2)与夹爪手指B(11)、气动夹爪B(8)分别位于夹爪手指C(12)、气动夹爪C(10)的两侧。
5.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述气动夹爪A(2)通过夹爪固定板A(3)与短行程双轴气缸(4)的输出端相连，该夹爪固定板A(3)的一端与所述气动夹爪A(2)连接，另一端与所述短行程双轴气缸(4)的输出端连接；所述气动夹爪B(9)通过夹爪固定板B(8)与长行程双轴气缸(7)的输出端相连，该夹爪固定板B(7)的一端与所述气动夹爪B(9)连接，另一端与所述长行程双轴气缸(7)的输出端连接。
6.根据权利要求5所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述夹爪固定板A(3)与夹爪固定板B(8)的形状结构均相同，形状为长方体结构，中间均开有用于减轻自重、提高承载力与重量之比的椭圆形孔(15)。
7.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述短行程双轴气缸(4)双轴的轴向中心线与长行程双轴气缸(7)双轴的轴向中心线在底板(6)上的投影分别共线。
8.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述夹爪支撑架(5)长度方向的两侧固接在底板(6)上，所述短行程双轴气缸(4)固接于夹爪支撑架(5)后端的上表面上，该夹爪支撑架(5)的前端向上延伸、形成安装板(18)，所述气动夹爪C(10)固接于该安装板(18)朝向气动夹爪B(9)的一侧。
9.根据权利要求1所述的机器人多自由度夹持器，其特征在于：所述底板(6)上分别开设有减重槽孔(16)及用于引导气动夹爪B(9)移动的导向槽(17)。
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