CN109176573A - 一种软体抓取装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种软体抓持装置，其包括抓持组件、驱动组件及电控组件，抓持组件包括气囊、防护罩、固定件、卡箍和弹簧，气囊为柔性双层囊状结构，防护罩为回转体圆形四孔法兰结构，在其任意两个螺栓孔之间区域向外延伸出空腔，弹簧嵌入气囊的内壁和外壁之间的空腔，气囊的两端分别套入固定件的两端，两者构成一个密封柔性双层囊状结构，卡箍的配置用于将气囊外壁与固定件固定；驱动组件包括底座、气泵、气泵固定端盖、二位三通电磁阀、第一气管、第二气管、第三气管、第四气管、第一个二位三通电磁阀和第二个二位三通电磁阀，电控组件包括继电器、电路板、电源、降压模块以及控制器。本发明能对目标物提供保护、遭遇冲击实现稳定夹持和大范围夹持。

Description

一种软体抓取装置

技术领域

本发明涉及一种抓持装置领域，具体涉及一种软体抓取抓持装置。

背景技术

在工业产品生产线上，通常需要先对目标工件进行抓取定位，然后再对该工件进传统抓取结构采用机械抓取容易对工件产生损伤无法精确定位，行上料打磨。以往的自动抓取装置通过机械通过物理的手段对工件进行抓取可能会对工件造成不可挽回的损失。

软体抓持装置的优点日益显著，软体抓取装置柔顺性和人机交互性能相对传统刚性抓取装置更强，易于抓取易碎物品、异形物和变尺度物品，具有结构简单、高柔性、高功重比、质量轻和成本低廉等优势。授权公告号为CN104959992B的中国专利公开了一种气动的软体抓持装置，利用外部气源对气囊进行进行充气吸气，实现软体手指气囊的弯曲，达到加持目的。再例如授权公告号为CN105856264B软体驱动径向开合式气动夹持装置，其驱动单元和触手单元均由高气密性特种橡胶构成，充入压缩空气后，触手单元柔软可弯曲，能贴合多种几何轮廓，达到柔顺夹持的目的，上述软体夹持装置构型均为指型结构，人机交互过程中对人可以保护，但是指型气囊之间存有间隙，不能达到对抓取目标物的保护，并且指型结构抓取目标物的接触点较少，抓取后所能承受扭矩太小，在遭遇冲击时，不能实现稳定夹持,对易碎物品的保护不足，抓取范围不大，不能抓取细小物体。

发明内容

为了克服现有指型夹持装置对易碎物品保护不足，抗冲击能力差，抓取力小，对细小物体抓取能力差和抗扭能力差的缺点，本发明旨在提供一种能够对目标物提供保护、遭遇冲击实现稳定夹持和大范围夹持的软体抓持装置。

本发明提供一种软体抓持装置，其包括抓持组件、驱动组件以及电控组件，

所述抓持组件包括气囊、防护罩、固定件、卡箍和弹簧，所述气囊为柔性双层囊状结构，所述防护罩为回转体圆形四孔法兰结构，

所述弹簧嵌入气囊的内壁和外壁之间的空腔，所述气囊的两端分别套入固定件的两端，两者构成一个密封柔性双层囊状结构，所述卡箍的配置用于将气囊外壁与固定件固定；

所述的驱动组件包括底座、气泵、气泵固定端盖、第一气管、第二气管、第三气管、第四气管、第一个二位三通电磁阀和第二个二位三通电磁阀，

所述底座为空心圆柱形结构，所述圆柱形结构包括底部的圆形法兰以及圆柱主体部，所述圆形法兰的上部设置有带有缺口的圆形隔板，所述圆柱主体部在所述缺口的侧部向外凸出形成一个空心圆柱，所述空心圆柱的第一端封闭，所述空心圆柱的第二端为圆形法兰，所述气泵放置在所述空心圆柱内部，所述气泵固定端盖为圆形薄板结构，所述气泵固定端盖与所述圆形法兰借助于连接件连接，所述第一个二位三通电磁阀和第二个二位三通电磁阀放置在底座上，所述气泵的出口由第一气管穿过底座的缺口连接到二位三通阀的进气口，所述第一个二位三通电磁阀的一个出气口穿过隔板的缺口连接到固定件上的第一气管接口，所述气泵的进气口由第四气管连接到第二个二位三通电磁阀的进气口上，第二个二位三通电磁阀的出气口由第三气管穿过缺口连接到固定件上的第二气管接口上；

所述电控组件包括继电器、电路板、电源、降压模块以及控制器，所述继电器、电源、降压模块以及控制器均设置在所述底座内部，所述控制器借助于所述继电器分别控制气泵、第一个二位三通电磁阀、第二个二位三通电磁阀的通断。

优选地，所述空心圆柱的第二端为三孔圆形法兰，所述气泵固定端盖的周边均匀设置有三个凸缘，所述三个凸缘上分别开设有供螺栓穿过的通孔，所述空心圆柱与所述气泵固定端盖借助于螺栓固定。

优选地，所述降压模块与所述控制器放在在所述隔板上，所述继电器、电路板、电源、气泵、第一个二位三通电磁阀以及第二个二位三通电磁阀放置在所述隔板的下方。

优选地，所述电源为气泵、第一个二位三通电磁阀以及第二个二位三通电磁阀直接供电，并通过降压模块为控制器供电。

优选地，两个二位三通电磁阀的其余两个出气口空置，直接连接到大气。

优选地，所述圆柱形结构底部的圆形法兰为四孔圆形法兰。

优选地，所述固定件为回转体法兰结构，沿轴线中部为均布4孔法兰，所述固定件的两端沿法兰对称布置，端口处带有环形凸棱，在法兰圆柱面处伸出两个互相垂直的气管接口，气管接口中空并连通到回转体内腔。

优选地，所述气囊借助于气管接口充放气以控制气囊内侧膨胀或缩小。

优选地，在所述防护罩的任意两个螺栓孔之间具有向外延伸出空腔的侧壁。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①本发明抓取方式将目标物完全包裹到气囊内部，能够更好地贴合目标物，抓取过程中受力更均匀，在抓取易碎物品时，更有优势，同时，较指型手爪抓取力更大，抓取范围更大，大面积贴合目标物，能发挥出软体夹持装置的柔顺加持特性。

②本发明抓取过程将目标物包裹到气囊内，抓取目标与外界之间隔有充满气的气囊，对抓持的目标物起到保护作用，能够承受一定冲击载荷。

③本发明气囊在充满气体之后，气囊内壁向中心呈褶皱式缩紧，可以承受一定扭矩作用。

④本发明气囊的结构简单，方便加工，工作稳定

附图说明

图1为本发明整体效果图；

图2为防护罩整体效果图；

图3为固定件整体效果图；

图4为抓取部件组整体效果效果图；

图5为图4的A-A的剖视图；

图6为抓取部件组充气后整体效果效果图；

图7为抓取部件组正视图；

图8为图7的A-A的剖视图；

图9为图7的B-B的剖视图；

图10为零件底座的整体效果图；

图11为驱动组件整体效果效果图；

图12为驱动组件整体效果效果图；

图13为电控组件一层零件效果图；

图14为电控组件二层零件效果图。

图中：1-气囊，2-防护罩，211-螺栓孔，侧壁-212，3-固定件，4-底座，5-上端盖，6-螺栓，7-气泵固定端盖，8-第一气管，9-第二气管，10-第三气管，11-卡箍，12-弹簧，13- 第四气管，14-继电器，15-电路板，16-电源，17-气泵，18-第一个二位三通电磁阀，19-第二个二位三通电磁阀，20-隔板，21-降压模块，22-控制器；

圆形法兰41，圆柱主体部42，圆形隔板43，空心圆柱44，圆形法兰441，凸条45。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明实施例的一种软体抓持装置由三部分构成，其包括抓持组件和驱动组件和电控组件。

本发明提供一种软体抓持装置，其包括抓持组件、驱动组件以及电控组件。

如图1至图5所示，抓持组件包括气囊1、防护罩2、固定件3、卡箍11和弹簧12，气囊1为柔性双层囊状结构，防护罩2为回转体圆形四孔法兰结构，如图2所示，防护罩2的两个螺栓孔211之间具有向外延伸出空腔的侧壁212。

弹簧12嵌入气囊1的内壁和外壁之间的空腔，气囊1的两端分别套入固定件3的两端，两者构成一个密封柔性双层囊状结构，卡箍11的配置用于将气囊1外壁与固定件3进行固定在一起。

如图10-12所示，驱动组件包括底座4、气泵17、气泵固定端盖7、第一气管8、第二气管9、第三气管10、第四气管13、第一个二位三通电磁阀18和第二个二位三通电磁阀19，

底座4为空心圆柱形结构，圆柱形结构包括底部的圆形法兰41以及圆柱主体部42，圆柱主体部42内侧设置有凸条45。圆形法兰41的上部设置有带有缺口的圆形隔板43，圆柱主体部在缺口的侧部向外凸出形成一个空心圆柱44，空心圆柱44的第一端封闭，空心圆柱44 的第二端为圆形法兰441，气泵17放置在空心圆柱44内部，气泵固定端盖7为圆形薄板结构，气泵固定端盖7与圆形法兰441借助于连接件连接，第一个二位三通电磁阀18和第二个二位三通电磁阀19放置在底座4上，气泵17的出口由第一气管8穿过底座的缺口连接到第一个二位三通阀18的进气口，第一个二位三通电磁阀18的一个出气口穿过隔板43的缺口连接到固定件3上的第二气管9接口，气泵17的进气口由第四气管13连接到第二个二位三通电磁阀19的进气口上，第二个二位三通电磁阀19的出气口由第三气管10穿过缺口连接到固定件3上的第三气管10接口上。

如图13所示，电控组件包括继电器14、电路板15、电源16、降压模块21以及控制器22，继电器14、电源16、降压模块21以及控制器22均设置在底座4内部，控制器22借助于继电器14分别控制气泵17、第一个二位三通电磁阀18和第二个二位三通电磁阀19的通断。

气囊1为柔性双层囊状结构，如图2所示，防护罩2为回转体圆形四孔法兰结构，在其任意两个螺栓孔之间区域向外延伸出空腔。如图3所示，固定件3为回转体法兰结构，沿轴线中部为均布4孔法兰，两端沿法兰对称布置，端口处带有环形凸棱，在法兰圆柱面处伸出两个互相垂直的气管接口，气管接口中空并连通到回转体内腔。抓持组件整体效果图如图4所示。如图5所示，将弹簧12嵌入气囊1的内壁外壁之间空腔，再将气囊1的两端分别套入固定件两端，两者构成一个密封柔性双层囊状结构，再由卡箍14将气囊1外壁与固定件3固定，保证其气密性，并使其能承受一定压力，通过气管接口对气囊充放气，可控制气囊1内侧膨胀、缩小。充气后抓持组件效果图如图6所示。气囊1充气后正视图及剖面图如图7、图8、图9所示。

所述的驱动组件由底座4、气泵17、气泵固定端盖7、二位三通电磁阀18、第一气管8、第二气管9、第三气管10、第四气管13、第一个二位三通电磁阀18和第二个二位三通电磁阀19构成。如图10所示，底座4主体部分为圆柱形壳体结构，壳体底部为四孔圆形法兰，法兰上端为开有缺口的圆形隔板，在形成缺口一侧向外突出呈空心圆柱状其圆柱轴线与主体圆柱轴线垂直，并且空心圆柱一端封闭，一端为三孔圆形法兰，隔板上部沿圆形内壁向内侧伸出圆柱状凸缘，在圆柱壁上开有一个圆孔和一个槽孔。

如图11所示，气泵固定端盖7为圆形薄板结构，突出3个均布凸缘并在每一个凸缘上打有通孔。将气泵嵌入底座4侧面的空心圆柱，气泵端盖7与底座4上的三孔圆形法兰使用螺栓固定，从而将气泵17固定在由底座4和气泵固定端盖7构成的封闭空间内。如图11、12所示，气泵17的出口由第一气管8穿过底座4上侧面圆柱面的缺口连接到放置在其内部的第一个二位三通电磁阀的进气口上。第一个二位三通电磁阀的一个出气口连接到第二气管的一端，穿过底座4侧面的缺口连接到固定件3上的一个气管接口。气泵17的进气口由第四气管 13连接到第二个二位三通电磁阀19的进气口上，第二个二位三通电磁阀19的出气口由第三气管穿过底座4侧壁缺口连接到固定件3上的另一个气管接口上，两个二位三通电磁阀的其余两个出气口空置，直接连接到大气。

所述的电控组件由底座4、继电器14、电路板(面包板)15、电源16、气泵17、第一个二位三通电磁阀18、第二个二位三通电磁阀19、隔板20、降压模块21、控制器22构成，所有的电控组件均放置在底座4的内部，并分成两层放置，中间由隔板20隔开，如图13所示，下面一层放置继电器14、面包板15、电源16、气泵17、第一个二位三通电磁阀18、第二个二位三通电磁阀19。如图14所示，第二层将降压模块21和控制器22放置在隔板上。电源 16为气泵17、第一个二位三通电磁阀18、第二个二位三通电磁阀19直接供电，并通过降压模块21为控制器22供电。控制器22通过继电器14分别控制气泵17、第一个二位三通电磁阀18、第二个二位三通电磁阀19通断。

如图1所示，抓持组件中防护罩2上的四孔法兰与固定件3上的圆形四孔法兰、底座4 上的三孔法兰使用螺栓联接再由螺母紧固，上端盖5为圆形薄板结构，突出3个均布凸缘并在每一个凸缘上打有通孔。将上端盖5与底座4上端的三孔法兰使用螺栓连接。将整个驱动组件和电控组件封装在底座4内。

抓持装置抓取目标物时，首先将抓持装置的气囊1移动至目标物外侧，将目标物包裹，然后电控组件驱动第一个二位三通电磁阀动作，使第一气管8和第二气管9连通。第二个二位三通电磁阀动作，使第四气管13和大气连通，使第三气管10关闭。然后电控组件驱动气泵17工作，气泵通过第四气管13和第二个二位三通电磁阀19封闭，通过第一气管8和第二气管9对气囊1充气，使其膨胀并夹紧目标物，之后第一个二位三通电磁阀18动作，使第二气管封闭，然后停止气泵17动作完成抓取动作。释放时，电控组件控制第二个二位三通电磁阀动作，使第三气管10和第四气管13连通，然后电控组件控制气泵17通过第三气管10和第四气管13将气囊1内部气体吸出并通过第一气管8和第一个二位三通电磁阀18排到大气中，从而将目标物释放，然后停止气泵17工作。完成了整个物体抓取和释放的动作。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种软体抓持装置，其特征在于：其包括抓持组件、驱动组件以及电控组件，

所述抓持组件包括气囊、防护罩、固定件、卡箍和弹簧，所述气囊为柔性双层囊状结构，所述防护罩为回转体圆形四孔法兰结构，

所述弹簧嵌入气囊的内壁和外壁之间的空腔，所述气囊的两端分别套入固定件的两端，两者构成一个密封柔性双层囊状结构，所述卡箍的配置用于将气囊外壁与固定件固定；

所述驱动组件包括底座、气泵、气泵固定端盖、第一气管、第二气管、第三气管、第四气管、第一个二位三通电磁阀和第二个二位三通电磁阀，

所述底座为空心圆柱形结构，所述圆柱形结构包括底部的圆形法兰以及圆柱主体部，所述圆形法兰的上部设置有带有缺口的圆形隔板，所述圆柱主体部在所述缺口的侧部向外凸出形成一个空心圆柱，所述空心圆柱的第一端封闭，所述空心圆柱的第二端为圆形法兰，所述气泵放置在所述空心圆柱内部，所述气泵固定端盖为圆形薄板结构，所述气泵固定端盖与所述圆形法兰借助于连接件连接，所述第一个二位三通电磁阀和第二个二位三通电磁阀放置在底座上，所述气泵的出口由第一气管穿过底座的缺口连接到二位三通阀的进气口，所述第一个二位三通电磁阀的一个出气口穿过隔板的缺口连接到固定件上的第二气管接口，所述气泵的进气口由第四气管连接到第二个二位三通电磁阀的进气口上，第二个二位三通电磁阀的出气口由第三气管穿过缺口连接到固定件上的第三气管接口上；

所述电控组件包括继电器、电路板、电源、降压模块以及控制器，所述继电器、电源、降压模块以及控制器均设置在所述底座内部，所述控制器借助于所述继电器分别控制气泵、第一个二位三通电磁阀以及第二个二位三通电磁阀的通断。

2.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述空心圆柱的第二端为三孔圆形法兰，所述气泵固定端盖的周边均匀设置有三个凸缘，所述三个凸缘上分别开设有供螺栓穿过的通孔，所述空心圆柱与所述气泵固定端盖借助于螺栓固定。

3.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述降压模块与所述控制器放在所述隔板上方，所述继电器、电路板、电源、气泵、第一个二位三通电磁阀以及第二个二位三通电磁阀放置在所述隔板的下方。

4.根据权利要求3所述的软体抓持装置，其特征在于：所述电源为气泵、第一个二位三通电磁阀以及第二个二位三通电磁阀直接供电，并通过降压模块为控制器供电。

5.根据权利要求4所述的软体抓持装置，其特征在于：两个二位三通电磁阀的其余两个出气口空置，直接连接到大气。

6.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述圆柱形结构底部的圆形法兰为四孔圆形法兰。

7.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述固定件为回转体法兰结构，沿轴线中部为均布4孔法兰，所述固定件的两端沿法兰对称布置，端口处带有环形凸棱，在法兰圆柱面处伸出两个互相垂直的气管接口，气管接口中空并连通到回转体内腔。

8.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述气囊借助于气管接口充放气以控制气囊内侧膨胀或缩小。

9.根据权利要求1所述的软体抓持装置，其特征在于：所述防护罩的周边设置有多个螺栓孔，在所述防护罩的两个螺栓孔之间具有向外延伸出空腔的侧壁。