CN109454665A - 一种双向直线驱动的液压软体机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双向直线驱动的液压软体机械手。本发明包括液压驱动及控制装置和软体机械抓手两部分。所述的液压驱动及控制装置包括直流无刷电机、电机驱动控制器总成、液压缸接口、丝杠、无杆液压缸、磁栅位移传感器和磁栅尺。所述的软体机械抓手包括软体手指、手掌平板、配流装置和固定平台。本发明能承受较高的压力，拥有较强的带负载能力，使用柔性材料制作，可最大限度的减少对抓取物体的机械损伤，其控制系统大大简化，非常适用于在水下环境中进行作业。

Description

一种双向直线驱动的液压软体机械手

技术领域

本发明涉及一种在水下工作的软体机械手，具体是一种双向直线驱动的液压软体机械手。

背景技术

传统刚性机械手一般由刚性模块通过运动副连接而成，这种机械手具有运动快速、精确、承载能力大等优点，但其结构的刚性使其环境适应性较差，只能在结构化的环境下工作。随着社会不断进步和应用领域的不断扩大，科研和生产中对机械手有了更多的新的要求，而刚性机械手本身的缺点限制了其在动态、未知、非结构化的复杂环境领域的应用，如军事侦察、灾难救援以及科学探测等。

软体机械手模仿自然界的软体动物，由可承受大应变的橡胶、硅胶、聚合物等柔性材料制成，具有多自由度和连续变形的能力，可在大范围内改变自身的形状和尺寸。但是软体机械手的结构和材料具有非线性、粘弹性和迟滞性等特性，且拥有多自由度，这导致了软体机械手的动作任务比刚性机械手更加复杂，这对算法的要求非常高，其控制系统会相当复杂。且目前软体机械手大多采用气压驱动，难以适应水下的工作环境。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种双向直线驱动的液压软体机械手，采用水压驱动，大大简化了控制系统，适用于水下工作环境。

本发明解决技术问题所采取的技术方案为：

本发明包括液压驱动及控制装置和软体机械抓手两部分。

所述的液压驱动及控制装置包括直流无刷电机、电机驱动控制器总成、液压缸接口、丝杠、无杆液压缸、磁栅位移传感器和磁栅尺。

直流无刷电机的方向和速度由电机驱动控制器总成控制，输出端通过联轴器与丝杠相联接，丝杠上安装无杆液压缸，无杆液压缸的滑块上安装有磁栅位移传感器，磁栅位移传感器的下方安装有固定在底座上的磁栅尺，磁栅尺的中间位置标记有零参考点。

所述的软体机械抓手包括软体手指、手掌平板、配流装置和固定平台。

配流装置内部有孔道结构分别与三个软体手指的一个腔道相连，配流装置上部安装有固定平台，软体手指为波纹管状结构，内部有两个相互独立的腔道，三个软体手指固定在手掌平板上。

所述的无杆液压缸的两侧分别有一个用于进出水的液压缸接口，通过管道分别与软体机械抓手配流装置的两侧进水出口相连。

进一步说，所述的软体手指采用TPU弹性材料，用3D打印工艺制造而成。

本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：

一，本发明的软体手指采用TPU材料，具有弹性与高强度，耐水解，加工成型性更好，采用3D打印工艺制作而成，性价比较高。

二，本套系统采用类似于液压系统中的闭式回路，具有运动平稳，微动性好，结构更加紧凑，缩小了安装空间，减少泄露。

三，本套系统把控制软体机械手的张合动作转化为控制直流无刷电机转速和正反转的动作，比较容易实现，大大简化了控制系统。

四，本发明的软体机械手采用水压驱动，噪声小，驱动介质在水下工作环境中易于取得，而且不会造成环境污染。

附图说明

图1是双向直线驱动的液压软体机械手总体结构示意图。

图2是本发明中液压驱动及控制装置的结构示意图。

图3是本发明中软体机械抓手的结构示意图。

图中件号说明：1.电机驱动控制器总成，2.直流无刷电机，3.液压缸接口，4.无杆液压缸，5.磁栅位移传感器，6.磁栅尺，7.丝杠，8.软体手指，9.配流进水口，10.固定平台，11.配流装置，12.手掌平板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1：

如图1和图2所示，一种双向直线驱动的液压软体机械手，其主要组成包括液压驱动及控制装置和软体机械抓手两部分，所述的液压驱动及控制装置主要包括直流无刷电机2、电机驱动控制器总成1、液压缸接口3、丝杠7、无杆液压缸4、磁栅位移传感器5、磁栅尺6；磁栅尺6的中间位置标记有零参考点，磁栅尺6安装时其零参考点对应于无杆液压缸4缸程的中点，无杆液压缸4上的滑块在缸程的中点时，磁栅位移传感器5恰好位于磁栅尺6零参考点的上方，进一步说，此时磁栅位移传感器5的输出数值恰好为零。

如图1和图3所示，所述的软体机械抓手主要包括软体手指8、手掌平板12、配流装置11、配流进水口9、固定平台10。软体手指8为波纹管状结构，内部有两个相互独立的腔道，采用TPU弹性材料，用3D打印工艺制造而成，三个软体手指8固定在手掌平板12上。手掌平板12上部安装有配流装置11，配流装置11有两个进水口9，每个配流进水口9通过配流装置11内部的三个腔道分别与三个软体手指8的一个腔道相连。配流装置11上方的固定平台10可用于安装机械臂或其他作业臂。

本发明的工作过程：双向直线驱动的液压软体机械手工作前，首先进行准备工作：对整个系统进行充水，使软体手指8、管路、无杆液压缸4内部充满液体，并且在充水结束后使无杆液压缸4的滑块位于缸程的中点，此时磁栅位移传感器5的输出为零。假设磁栅位移传感器5的输出数值为正时，软体机械抓手为张开状态，输出数值为负时，软体机械抓手为抓合状态。工作时，将软体机械抓手放置到水下的工作位置，控制直流无刷电机2正向运转，通过丝杠7带动无杆液压缸4的滑块向一侧运动，此时磁栅位移传感器5输出为正，软体机械抓手张开，然后移动软体机械抓手到目标物体的位置，控制直流无刷电机2反向转动，无杆液压缸4的滑块向另一侧运动，软体机械抓手逐渐收拢，实现抓取物体的任务。通过控制直流无刷电机2的转速可以控制软体机械手张合的速度。在完成一次抓取任务之后，通过磁栅位移传感器5输出的位移作为直流无刷电机2的反馈控制，控制无杆液压缸4回到缸程中点的位置，即可进行下一次的抓取任务。

综上，本发明的双向直线驱动的液压软体机械手，能承受较高的压力，拥有较强的带负载能力，使用柔性材料制作，可最大限度的减少对抓取物体的机械损伤，其控制系统大大简化，非常适用于在水下环境中进行作业。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种双向直线驱动的液压软体机械手，其特征在于：包括液压驱动及控制装置和软体机械抓手两部分；

所述的液压驱动及控制装置包括直流无刷电机、电机驱动控制器总成、液压缸接口、丝杠、无杆液压缸、磁栅位移传感器和磁栅尺；

直流无刷电机的方向和速度由电机驱动控制器总成控制，输出端通过联轴器与丝杠相联接，丝杠上安装无杆液压缸，无杆液压缸的滑块上安装有磁栅位移传感器，磁栅位移传感器的下方安装有固定在底座上的磁栅尺，磁栅尺的中间位置标记有零参考点；

所述的软体机械抓手包括软体手指、手掌平板、配流装置和固定平台；

配流装置内部有孔道结构分别与三个软体手指的一个腔道相连，配流装置上部安装有固定平台，软体手指为波纹管状结构，内部有两个相互独立的腔道，三个软体手指固定在手掌平板上；

所述的无杆液压缸的两侧分别有一个用于进出水的液压缸接口，通过管道分别与软体机械抓手配流装置的两侧进水出口相连。

2.根据权利要求1所述的一种双向直线驱动的液压软体机械手，其特征在于：所述的软体手指采用TPU弹性材料，用3D打印工艺制造而成。