CN108068130A - 一种可夹持圆形物体的柔性机械手 - Google Patents

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班书昊
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0033—Gripping heads and other end effectors with gripping surfaces having special shapes
    • B25J15/0038—Cylindrical gripping surfaces
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Abstract

本发明公开了一种可夹持圆形物体的柔性机械手，属于柔性机器人的机器手领域。它包括装设于安装板上的驱动机构和驱动电机，可以同步反向运动的左夹持架和右夹持架；驱动电机带动驱动机构运动，进而带动左夹持架和右夹持架相互靠近或相互远离运动；在水平面内对称装设的左夹持架和右夹持架结构完全相同，均包括圆弧造型的刚性弧形架、圆弧造型的柔性夹持弧、装设与刚性弧形架与柔性夹持弧之间的主支撑弹簧和副支撑弹簧，以及一端固定装设于柔性夹持弧上、另一端穿过装设于刚性弧形架上的直线轴承。本发明是一种结构紧凑合理、可柔性变形、能够稳定夹持圆形物体的柔性机械手。

Description

一种可夹持圆形物体的柔性机械手
技术领域
本发明主要涉及柔性机器人的机器手领域，特指一种可夹持圆形物体的柔性机械手。
背景技术
现有技术的夹持圆形物体或椭圆物体有两种：一种是刚性抓取，通常采用多个爪子点接触式夹持，其缺点是夹持面积太小，夹持力过大容易破坏被夹持的物体；另一种方式是柔性抓取，即采用两段可发生弹性变形圆弧直接压紧圆形物体或椭圆物体，这种方式的缺点是圆弧的弹性变形通常导致椭圆形物体的抓取不稳定。而且，即使是圆形物体，通常也会存在局部的不规则性。因此，设计能够大面积压紧圆形物体或椭圆物体表面机械手具有重要的意义。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构紧凑合理、外刚内柔、能够发生显著的弹性变形、稳定夹持圆形物体的柔性机械手。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可夹持圆形物体的柔性机械手，它包括装设于安装板上的驱动机构和驱动电机，可以同步反向运动的左夹持架和右夹持架。
所述驱动电机带动所述驱动机构运动，进而带动所述左夹持架和右夹持架相互靠近或相互远离运动。
在水平面内对称装设的所述左夹持架和所述右夹持架结构完全相同，均包括圆弧造型的刚性弧形架、圆弧造型的柔性夹持弧、装设与所述刚性弧形架与所述柔性夹持弧之间的主支撑弹簧和副支撑弹簧，以及一端固定装设于所述柔性夹持弧上、另一端穿过装设于所述刚性弧形架上的直线轴承。
所述刚性弧形架的弧长至少为三分之一个圆的周长，其半径至少比需要夹持的圆形物体的半径大30mm，且所述刚性弧形架在夹持中不能发生弹性变形。
所述柔性夹持弧发生显著的弹性变形；所述主支撑弹簧的刚度至少为所述副支撑弹簧的两倍。
进一步的，所述主支撑弹簧与所述副支撑弹簧可选用金属螺旋抗压缩弹簧。
进一步的，所述移动杆可以在水平面内相对于所述刚性弧形架自由运动。
进一步的，所述柔性夹持弧为弹性记忆合金制作的薄板形圆弧。
进一步的，所述左夹持架和所述右夹持架中的所述刚性弧形架组成同心圆时，所述柔性夹持弧的半径至少比需要夹持的圆形物体的半径小20mm。
进一步的，所述左夹持架或所述右夹持架中的所述柔性夹持弧至少为两组，对称装设于所述刚性弧形架的两侧。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种可夹持圆形物体的柔性机械手设有两个对称的不会发生弹性变形刚性弧形架，从而确保了大面积压紧圆形物体。
(2)本发明的一种可夹持圆形物体的柔性机械手还设有柔性夹持弧，能够有效克服圆形物体的局部不规则形，通过主支撑弹簧和副支撑弹簧的压缩变形，产生适应圆形物体外表面的变形，从而增加了夹持的稳定性。由此可知，本发明的柔性机械手结构紧凑合理、外刚内柔、能够发生显著的弹性变形、稳定夹持圆形物体或椭圆形物体。
附图说明
图1是本发明的一种可夹持圆形物体的柔性机械手的结构原理图。
图中，1—安装板；2—驱动机构；3—驱动电机；41—连接件A；42—连接件B；5—左夹持架；50—刚性弧形架；51—柔性夹持弧；52—主支撑弹簧；53—移动杆；54—直线轴承；55—副支撑弹簧；6—右夹持架；7—圆形物体。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，包括装设于安装板1上的驱动机构2和驱动电机3，可以同步反向运动的左夹持架5和右夹持架6。
参见图1所示，驱动电机3带动驱动机构2运动，进而带动左夹持架5和右夹持架6相互靠近或相互远离运动；
参见图1所示，在水平面内对称装设的左夹持架5和右夹持架6结构完全相同，均包括圆弧造型的刚性弧形架50、圆弧造型的柔性夹持弧51、装设与刚性弧形架50与柔性夹持弧51之间的主支撑弹簧52和副支撑弹簧55，以及一端固定装设于柔性夹持弧51上、另一端穿过装设于刚性弧形架50上的直线轴承54；
参见图1所示，刚性弧形架50的弧长至少为三分之一个圆的周长，其半径至少比需要夹持的圆形物体7的半径大30mm，且刚性弧形架50夹持中不能发生弹性变形；
参见图1所示，柔性夹持弧51可以发生显著的弹性变形；主支撑弹簧52的刚度至少为副支撑弹簧55的两倍。
参见图1所示，作为优选的，主支撑弹簧52与副支撑弹簧55可选用金属螺旋抗压缩弹簧。
参见图1所示，作为优选的，移动杆53可以在水平面内相对于刚性弧形架50自由运动。
参见图1所示，作为优选的，柔性夹持弧51为弹性记忆合金制作的薄板形圆弧。
参见图1所示，作为优选的，左夹持架5和右夹持架6中的刚性弧形架50组成同心圆时，柔性夹持弧51的半径至少比需要夹持的圆形物体7的半径小20mm。
参见图1所示，作为优选的，左夹持架5或右夹持架6中的柔性夹持弧51至少为两组，对称装设于刚性弧形架50的两侧。
参见图1所示，驱动电机3带动驱动机构2运动，进而带动左夹持架5与右夹持架6相互靠近，由于刚性弧形架50的半径比需要夹持的圆形物体7的半径大，而柔性夹持弧51的半径比圆形物体7的半径小，因此，夹持圆形物体7时，主支撑弹簧52和副支撑弹簧55将发生显著的弹性变形，弹簧压缩变形产生的弹性力作用于柔性夹持弧51上产生巨大的摩擦力，从而实现圆形物体7的夹持；圆形物体7的重力向下，容易带动柔性夹持弧51相对于刚性弧形架50向下运动，而此时移动杆53一端固定于柔性夹持弧51上，另一端穿过装设于刚性弧形架50上的直线轴承54，即移动杆53克服了圆形物体7的重力，从而使得机械手的内侧相对于外侧不会发生向下的变形。

Claims (6)

1.一种可夹持圆形物体的柔性机械手，包括装设于安装板(1)上的驱动机构(2)和驱动电机(3)，可以同步反向运动的左夹持架(5)和右夹持架(6)，其特征在于：
所述驱动电机(3)带动所述驱动机构(2)运动，进而带动所述左夹持架(5)和右夹持架(6)相互靠近或相互远离运动；
在水平面内对称装设的所述左夹持架(5)和所述右夹持架(6)结构完全相同，均包括圆弧造型的刚性弧形架(50)、圆弧造型的柔性夹持弧(51)、装设与所述刚性弧形架(50)与所述柔性夹持弧(51)之间的主支撑弹簧(52)和副支撑弹簧(55)，以及一端固定装设于所述柔性夹持弧(51)上、另一端穿过装设于所述刚性弧形架(50)上的直线轴承(54)；
所述刚性弧形架(50)的弧长至少为三分之一个圆的周长，其半径至少比需要夹持的圆形物体(7)的半径大30mm，且所述刚性弧形架(50)夹持中不能发生弹性变形；
所述柔性夹持弧(51)能够发生显著的弹性变形；所述主支撑弹簧(52)的刚度至少为所述副支撑弹簧(55)的两倍。
2.根据权利要求1所述的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，其特征在于：所述主支撑弹簧(52)与所述副支撑弹簧(55)可选用金属螺旋抗压缩弹簧。
3.根据权利要求1所述的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，其特征在于：所述移动杆(53)可以在水平面内相对于所述刚性弧形架(50)自由运动。
4.根据权利要求1所述的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，其特征在于：所述柔性夹持弧(51)为弹性记忆合金制作的薄板形圆弧。
5.根据权利要求1所述的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，其特征在于：所述左夹持架(5)和所述右夹持架(6)中的所述刚性弧形架(50)组成同心圆时，所述柔性夹持弧(51)的半径至少比需要夹持的圆形物体(7)的半径小20mm。
6.根据权利要求1所述的一种可夹持圆形物体的柔性机械手，其特征在于：所述左夹持架(5)或所述右夹持架(6)中的所述柔性夹持弧(51)至少为两组，对称装设于所述刚性弧形架(50)的两侧。
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