CN108555944A - 一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器手领域，特指一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手。本发明通过导气管对伸缩圈充气，伸缩圈开始伸长，同时对每个触手手指施加一个向外的推力，致使软体触手张开。当需要抓取物体时，通过外界机械臂带动软体触手靠近物体，当距离传感器检测到物体时，反馈给PLC控制系统一个信号，然后PLC控制系统控制外界的电磁阀对伸缩圈进行抽气，伸缩圈开始收缩，同时对触手手指产生一个向内圈的拉力，致使软体触手收拢，达到抓取物体的目的。

Description

一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手

技术领域

本发明涉及机器手领域，特指一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手。

背景技术

机械手手部的构造系模仿人的手指，分为无关节、固定关节和自由关节3 种。手指的数量又可分为二指、三指、四指等，其中以二指用的最多。所有的机械手的目的是实现对物体的抓取功能。但一般机械手部通常针对固定形状或外形存在类似结构的零件设计，存在抓取缓慢，容易对物体表面造成一定的损坏，且适应性不强的问题。

对此，科研工作者对传统机械手进行改造，打破原有纯机械结构，开发了吸盘式和磁吸式末端执行器。这两类执行器多用于抓取大型、易碎或柔软类工件，同时由于特殊的作用方式以及气源和磁力源通断控制方便使抓取过程更加快速稳定。吸盘式工作原理主要是利用真空吸盘吸附住物体实现抓取，适用于板材一类工件的抓取，或针对特定物体的吸附表面进行设计，所以其使用范围受物体表面形状限制，使用范围较小。公告号为CN104015832A的中国发明专利申请公开了一种“机械手”，该发明专利中就是用吸盘作为机械手。磁吸式手部主要是利用电磁吸盘来完成工件的抓取，通过电磁线圈中电流的通断来完成吸附操作。但它只能适用于磁性材料、吸附完成后有残余磁性等，使其适用受到一定的限制。对于小型、易碎的工件，上述两种末端执行器很难完抓取工作。因此，设计和开发一种能够抓取搬运小型易碎工件的末端执行器具有重要意义。公告号为CN206011127U的中国实用新型专利公开了一种组合式气动柔性手指,通过压缩气体控制各硅胶手指段的变形弯曲，使组合式气动柔性手指实现不同的动作，可以抓取部分易碎的小型物件，但是因为该组合式气动柔性手指独特的结构，致使该气动柔性手指不适合抓取球形的小型物件。设计出一种能够满足抓取小型、易碎、形状多样物件且不会对物件表面造成损伤的机械手，将会对工业生产，尤其是对生产流水线工件的抓取及搬运产生很大的影响。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，用以代替传统机械手执行末端进行工作，不会对物体表面造成损伤，还可以抓取球形的小型物件。

本发明解决其关键问题所采用的技术方案为：一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，主要包括触手支架、触手手指、伸缩圈、距离传感器、气源分配器、导气管、气泵、A/D转换器、D/A转换器、电磁阀、驱动器、电动比例调节阀、 PLC控制系统。所述触手支架主要作用是连接触手手指和外界的机械手臂，为触手手指提供一个安装的平台，在触手支架上设有六个通孔及一个安装孔，三个通孔主要的作用使导气管穿过，安装孔的作用是安装距离传感器。所述触手手指共有3根，采用弹性材料制作而成，每根触手手指内部有一个空腔，用以导气管通过，在两个面积较小的侧面设有两个圆孔，两个圆孔的作用是便于导气管从触手手指的内部空腔穿出，从而与伸缩圈完成连接，在面积较大的侧面上设有凸纹，以此增大触手手指与物体间的摩擦力；所述伸缩圈是一个弯曲堆叠结构，内部具有空腔，在对其进行充放气时，会相应的产生伸缩变化。导气管一端与气源分配器的出气口连接，另一端从触手手指内部空腔伸出与伸缩圈的空腔连通。

本发明运用PLC系统完成对软体触手的控制，通过控制电磁阀来控制对软体机触手的充放气，控制其夹紧与松开。

在上述的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，所述的触手手指与触手支架密封联结，每个触手手指通过4颗螺钉与触手支架联结，在触手手指和触手支架之间夹有一层密封垫圈，防止产生漏气。采用螺钉联结的目的是在触手手指损坏时方便更换触手手指，在连接完成之后，触手支架的通孔与触手手指的空腔是连通的。所述伸缩圈是一个折叠可伸缩的空腔结构，在向其空腔充放气时，伸缩圈可发生伸缩变化。所述导气管一端与气源分配器的接口连接，另一端依次穿过触手支架的通气孔、触手手指的空腔、触手手指面积较小的侧面上的圆孔，最后与伸缩圈的空腔密封连接。空气从气泵出来之后，相继通过电动比例调节阀、电磁阀、气源分配器，最后通过导气管作用于软体触手；所述电动比例调节阀与PLC控制中心通过D/A转换器连接，电动比例调节阀的作用是控制空气流量的大小来控制着机械触手收缩与张开的速度；所述电磁阀通过控制着空气的流向来控制机械手的伸缩和张开，在PLC控制中心与电磁阀之间连接有驱动器；所述距离传感器安装在触手支架的安装孔内，与A/D装换器连接后再与PLC控制系统相连接。

本发明的优点是：

通过导气管对伸缩圈充气，伸缩圈开始伸长，同时对每个触手手指施加一个向外的推力，致使软体触手张开。当需要抓取物体时，通过外界机械臂带动软体触手靠近物体，当距离传感器检测到物体时，反馈给PLC控制系统一个信号，然后PLC控制系统控制外界的电磁阀对伸缩圈进行抽气，伸缩圈开始收缩，同时对触手手指产生一个向内圈的拉力，致使软体触手收拢，达到抓取物体的目的。由于三个触手手指在空间横向平面内呈圆形分布，所以软体触手是以“包、裹”的形式抓取物体，这样就可以抓取球形、圆柱形物体。每个触手手指与中心竖轴有一定的倾斜角，这样就增大了可抓取物体的直径范围。同时，由于软体触手手指的材料是软体材料，例如硅胶，不容易对易碎物体造成损坏。

附图说明：

图1为本发明专利的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的新型软体触手的主体部分的结构图。

图2为本发明专利的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的新型软体触手的导气管与伸缩圈连接示意图。

图3为本发明专利的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的新型软体触手的整体系统连接示意图。

图4为本发明专利的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的新型软体触手的触手手指结构示意图。

图5为本发明专利的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的新型软体触手的触手支架结构示意图。

图6为触手手指与触手支架的连接结构示意图。

图中：

1-触手支架；2-触手手指；3-伸缩圈；4-距离传感器；5-导气管；A-软体触手；B-A/D转换器；C-气源分配器；D-电磁阀；E-驱动器；F-电动比例调节阀； G-D/A转换器；H-气泵；I-PLC控制系统。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步详细描述，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不应以此限制本发明。

一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：主体部分包括触手支架1、触手手指2、伸缩圈3、导气管5，控制部分包括距离传感器4、A/D转换器B、气源分配器C、电磁阀D、驱动器E、电动比例调节阀F、D/A转换器 G、气泵H、PLC控制系统I。参见图5，所述触手支架1包括六个通气孔、1个安装孔及12个螺钉孔。参见图4，所述触手手指2内部具有一个空腔，两个面积较小的侧面各有一个圆孔，圆孔与触手手指2内部的空腔连通，在面积较大的侧面上有一排凸纹，用以增大触手手指2与物体之间的摩擦力，在指根处设有法兰，方便与触手支架1联结。参见图6，每根触手手指通过4颗螺钉与触手支架 1联结在一起，在触手手指2与触手支架1之间夹有一层密封垫圈。所述伸缩圈 3是一个折叠可伸缩的结构，其内部具有一个空腔，当向其空腔内充放气时，伸缩圈3会相应的产生伸缩变化，伸缩圈3的两端各与一个触手手指2的一个侧面圆孔密封联结。导气管5从触手支架1的通气孔进入，穿过触手手指2的空腔、侧面的圆孔与伸缩圈3的一端密封联结，同时导气管5与伸缩圈3的内腔连通。

参见图3，当需要控制软体触手A抓取物体时，PLC控制中心I发出信号，通过控制电磁阀D对伸缩圈3进行充气，并同时通过控制电动比例调节阀F控制气泵H对伸缩圈3的充气速度，伸缩圈3由于被充气开始膨胀伸长，同时对每个触手手指2施加一个向外的推力，致使软体触手A的触手张开，而后通过外界的机械手臂带动软体触手A下降。当软体触手A下降到一定的高度时，位于触手支架1上的距离传感器4感应到物体，通过A/D转换器B反馈给PLC控制中心I一个电信号，PLC控制中心I开始控制电磁阀D对伸缩圈3进行抽气，并同时通过控制电动比例调节阀F控制对伸缩圈3的抽气速度，伸缩圈3开始收缩，软体触手A的触手开始收拢。当物体被软体触手A夹紧之后，通过控制机械臂带动软体触手A将物体运送到指定位置，而后通过对伸缩圈3进行充气，使软体触手A的触手张开，将物体放置在目标位置，完成对物体的搬运的工作。

Claims (5)

1.一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：所述软体触手包括触手支架、触手手指、伸缩圈、距离传感器、气源分配器、导气管、气泵、A/D转换器、D/A转换器、电磁阀、驱动器、电动比例调节阀、PLC控制系统；所述触手支架主要作用是连接触手手指和外界的机械手臂，为触手手指提供一个安装的平台，在触手支架上设有六个通孔及一个安装孔，三个通孔主要的作用使导气管穿过，安装孔的作用是安装距离传感器；所述触手手指共有3根，采用软体材料制作而成，每根触手手指内部有一个空腔，用以导气管通过，在两个面积较小的侧面各设有一个圆孔，两个圆孔的作用是便于导气管从触手手指的内部空腔穿出，从而与伸缩圈完成连接，在面积较大的侧面上设有凸纹，以此增大触手手指与物体间的摩擦力；所述伸缩圈是一个弯曲堆叠结构，内部具有空腔，在对其进行充放气时，会相应的产生伸缩变化；导气管一端与气源分配器的出气口连接，另一端从触手手指内部空腔伸出与伸缩圈的空腔连通。

2.如权利要求1所述的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：所述的触手手指与触手支架密封联结，每个触手手指通过4颗螺钉与触手支架联结，在指根处设有法兰，方便与触手支架联结，在触手手指和触手支架之间夹有一层密封垫圈，防止产生漏气，采用螺钉联结的目的是在触手手指损坏时方便更换触手手指，在连接完成之后，触手支架的通孔与触手手指的空腔是连通的。

3.如权利要求1所述的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：所述导气管一端与气源分配器的接口连接，另一端依次穿过触手支架的通气孔、触手手指的空腔、触手手指面积较小的侧面上的圆孔，最后与伸缩圈的空腔密封连接。

4.如权利要求1所述的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：空气从气泵出来之后，相继通过电动比例调节阀、电磁阀、气源分配器，最后通过导气管作用于软体触手；所述电动比例调节阀与PLC控制中心通过D/A转换器连接，电动比例调节阀的作用是控制空气流量的大小来控制着机械触手收缩与张开的速度；所述电磁阀通过控制着空气的流向来控制机械手的伸缩和张开，在PLC控制中心与电磁阀之间连接有驱动器；所述距离传感器安装在触手支架的安装孔内，与A/D装换器连接后再与PLC控制系统相连接。

5.如权利要求1所述的一种靠伸缩圈伸缩来抓取物体的软体触手，其特征在于：当需要控制软体触手A抓取物体时，PLC控制中心发出信号，通过控制电磁阀对伸缩圈进行充气，并同时通过控制电动比例调节阀控制气泵对伸缩圈的充气速度，伸缩3由于被充气开始膨胀伸长，同时对每个触手手指施加一个向外的推力，致使软体触手的触手张开，而后通过外界的机械手臂带动软体触手下降；当软体触手下降到一定的高度时，位于触手支架上的距离传感器感应到物体，通过A/D转换器反馈给PLC控制中心一个电信号，PLC控制中心开始控制电磁阀对伸缩圈进行抽气，并同时通过控制电动比例调节阀控制对伸缩圈的抽气速度，伸缩圈开始收缩，软体触手的触手开始收拢；当物体被软体触手夹紧之后，通过控制机械臂带动软体触手将物体运送到指定位置，而后通过对伸缩圈进行充气，使软体触手的触手张开，将物体放置在目标位置，完成对物体的搬运的工作。