CN111230906A - 一种易碎物品夹持机械手及其夹持方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种易碎物品夹持机械手，其特征在于：包括闭合页、铰接在闭合页两侧的开关页和转动驱动装置；所述转动驱动装置分别与两侧开关页连接，以实现两侧开关页转动，从而使两侧开关页闭合并与闭合页共同形成用于包围物品的闭合夹持筒或使两侧开关页打开形成物品进出开口；所述闭合页和两侧开关页的内侧均设置有气囊夹爪；各个气囊夹爪分别通过气管与外部充放气装置连接。该机械手能够与易碎物品保持良好的柔软接触，具有良好刚性，可提高物品定位稳固程度。本发明还提供一种用于上述易碎物品夹持机械手、能够与易碎物品保持良好的柔软接触、具有良好刚性、可提高物品定位稳固程度的夹持方法。

Description

一种易碎物品夹持机械手及其夹持方法

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，更具体地说，涉及一种易碎物品夹持机械手及其夹持方法。

背景技术

随着技术的发展，越来越多的领域都使用机器人来替代人工进行工业生产，以节省人力成本和减轻工人劳动强度，并提高生产效率和产品质量。在自动化生产中，机械手是生产设备的常用部件之一，可用于夹持物品定位或夹持物品移动。

现阶段，对于金属产品可通过机械手进行刚性夹持，但是若对于易碎物品进行刚性夹持，则操作要十分小心，防止目标物被夹碎，这将大幅增大夹取操作时间和夹取的控制成本。为此，近几年新兴一种柔性手指来对易碎物品进行夹取；但是柔性手指夹取物品后由于缺乏刚性固定，夹持稳定性并未十分理想，尤其是在柔性手指夹持着物品移动时，若移动速度较快则出现物品易于跌落的现象，目前只能以降低移动速度来解决该问题。

发明内容

为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种能够与易碎物品保持良好的柔软接触、具有良好刚性、可提高物品定位稳固程度的易碎物品夹持机械手。本发明的另一个目的在于提供一种用于上述易碎物品夹持机械手、能够与易碎物品保持良好的柔软接触、具有良好刚性、可提高物品定位稳固程度的夹持方法。

为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种易碎物品夹持机械手，其特征在于：包括闭合页、铰接在闭合页两侧的开关页和转动驱动装置；所述转动驱动装置分别与两侧开关页连接，以实现两侧开关页转动，从而使两侧开关页闭合并与闭合页共同形成用于包围物品的闭合夹持筒或使两侧开关页打开形成物品进出开口；所述闭合页和两侧开关页的内侧均设置有气囊夹爪；各个气囊夹爪分别通过气管与外部充放气装置连接。

本发明夹持机械手将刚性机械指做成具有闭合夹持筒的装置，然后闭合夹持筒内设置气囊夹爪；在抓取时首先将机械手的刚性机械指闭合，使物体处于刚性机械指封闭范围内，然后气囊夹爪充气包裹物品。本发明夹持机械手解决了刚性机械爪容易对易碎物品造成破坏和柔性机械爪不能够在物品抓取以后保持很好稳定性的技术问题。本发明夹持机械手能够在抓取易碎物品时使其与易碎物品保持良好的柔软接触，在抓紧物品时由于夹持机械手外部具有很高的刚性；当应用在物品移动应用场合时，可以在抓紧物品时进行快速移动，将易碎物品移动至目标位置；此外，本发明夹持机械手还适用于仅仅对物品夹持定位而不移动的应用场合，也可提高物品定位的稳固程度。

优选地，所述闭合页和两侧开关页均包括挡板和连接在挡板内侧的托板；气囊夹爪承托在托板上，并由挡板和托板共同定位；闭合页的托板和两侧开关页的托板共同形成用于避免触碰物品的容纳口。闭合页和两侧开关页可有效定位气囊夹爪，可限定气囊夹爪的膨胀形状以有效夹持物品，提高夹持稳定性。

优选地，所述闭合页的挡板为横截面呈半圆弧状的曲面一；两侧开关页的挡板为横截面呈四分之一圆弧状的曲面二；两侧开关页的挡板分别通过铰接接头铰接在曲面一的两条侧边上。

优选地，在气囊夹爪完全充气状态下，气囊夹爪的外侧与挡板内侧相贴合，所有气囊夹爪将闭合夹持筒完全填充。

优选地，各个托板分别开设有通气孔；各个气管的一端分别与气囊夹爪连接，另一端穿过通气孔与外部充放气装置连接。

优选地，所述转动驱动装置包括与闭合页连接的支撑架和设置在支撑架上的滑块导轨机构；滑块导轨机构分别与两侧开关页连接，以实现滑块导轨机构分别推动两侧开关页转动。转动驱动装置可有效驱动两侧开关页转动，并在夹持物品过程中持续提供撑持作用时两侧开关页保持闭合状态，结构简单、巧妙。

优选地，所述滑块导轨机构包括设置在支撑架上的导轨、可滑动地设置在导轨上的滑动块和用于驱动滑动块滑动的滑动驱动模块；两侧开关页分别设有转动接头；两侧开关页的转动接头分别铰接有连接杆；连接杆远离转动接头的一端与滑块铰接。

优选地，所述气囊夹爪是指采用不具有弹性的膜制成的气囊夹爪。

上述易碎物品夹持机械手的夹持方法，其特征在于：包括依次执行的包围工序、充气工序、抽气工序和打开工序，或者是包括依次执行的包围工序、充气工序、移动工序、抽气工序和打开工序；

所述包围工序是指：打开两侧开关页以形成物品进出开口，移动夹持机械手使物品进入到夹持机械手的夹持位置上；闭合两侧开关页使两侧开关页与闭合页共同包围物品；

所述充气工序是指：向气囊夹爪内充入气体，使气囊夹爪膨胀以包裹物品以实现物品柔性夹持定位和固定；

所述抽气工序是指：将气囊夹爪内部气体抽出，使气囊夹爪收缩来松开对物品的夹持；

所述移动工序是指：移动夹持机械手，使夹持机械手夹持着物品移动至设定位置；

所述打开工序是指：打开两侧开关页以形成物品进出开口，移动夹持机械手以离开物品所在位置。

与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

1、本发明解决了刚性机械爪容易对易碎物品造成破坏和柔性机械爪不能够在物品抓取以后保持很好稳定性的技术问题；能够在抓取易碎物品时使其与易碎物品保持良好的柔软接触，并在夹持机械手外部具有很高的刚性，可提高物品定位的稳固程度，有利于提高物品移动速度；

2、本发明可有效定位气囊夹爪，可限定气囊夹爪的膨胀形状以有效夹持物品，提高夹持稳定性；

3、本发明中，转动驱动装置可有效驱动两侧开关页转动，并在夹持物品过程中持续提供撑持作用时两侧开关页保持闭合状态，结构简单、巧妙。

附图说明

图1是本发明夹持机械手的结构示意图；

图2是本发明夹持机械手去掉气囊夹爪后的结构示意图；

图3是图2中A部放大图；

图4是本发明夹持机械手中闭合页的结构示意图；

图5是本发明夹持机械手中位于右侧的开关页的结构示意图；

图6是本发明夹持机械手中气囊夹爪与气管的安装示意图；

图7是本发明夹持机械手中气囊夹爪的结构示意图；

图8是本发明夹持机械手中导轨的结构示意图；

图9是本发明夹持机械手中滑块的结构示意图；

图10是本发明夹持机械手中连接杆的结构示意图；

其中，1为气囊夹爪、2为气管、4为开关页、4.1为挡板、4.2为托板、4.3为通气孔、4.4为容纳口、4.5为铰接接头、4.6为转动接头、5为支撑架、6为闭合页、6.1为挡板、6.2为托板、6.3为通气孔、6.4为容纳口、6.5为铰接接头、7为连接杆、7.1为与滑块铰接的连接头、8为电机、9为滑块、9.1为与电机螺接的螺孔、9.2为与连接杆铰接的连接孔、10为导轨。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

实施例

本实施例一种易碎物品夹持机械手，其结构如图1至图6所示；包括闭合页6、铰接在闭合页6两侧的开关页4和转动驱动装置。闭合页6和两侧开关页4的内侧均设置有气囊夹爪1；各个气囊夹爪1分别通过气管2与外部充放气装置连接。气囊夹爪1优选采用不具有弹性的膜制成。

两侧开关页4和闭合页6均包括挡板4.1/6.1和连接在挡板4.1/6.1内侧的托板4.2/6.2；气囊夹爪1承托在托板4.2/6.2上，并由挡板4.1/6.1和托板4.2/6.2共同定位；闭合页6的托板6.2和两侧开关页4的托板4.2共同形成用于避免触碰物品的容纳口4.3/6.3。

闭合页6的挡板6.1为横截面呈半圆弧状的曲面一；两侧开关页4的挡板4.1为横截面呈四分之一圆弧状的曲面二；两侧开关页4的挡板4.1分别通过铰接接头4.5/6.5铰接在曲面一的两条侧边上。在气囊夹爪1完全充气状态下，气囊夹爪1的外侧与挡板4.1/6.1内侧相贴合，所有气囊夹爪1将闭合夹持筒完全填充。

各个托板4.2/6.2分别开设有通气孔4.3/6.3；各个气管2的一端分别与气囊夹爪1连接，另一端穿过通气孔4.3/6.3与外部充放气装置连接。

转动驱动装置包括与闭合页6连接的支撑架5和设置在支撑架5上的滑块导轨机构。滑块导轨机构包括设置在支撑架5上的导轨10、可滑动地设置在导轨10上的滑动块和用于驱动滑动块滑动的滑动驱动模块。滑动驱动模块可采用现有技术，例如电机8。两侧开关页4分别设有转动接头4.6；两侧开关页4的转动接头4.6分别铰接有连接杆7；连接杆7远离转动接头4.6的一端与滑块9铰接。

转动驱动装置可有效驱动两侧开关页4转动，并在夹持物品过程中持续提供撑持作用时两侧开关页4保持闭合状态，结构简单、巧妙。转动驱动装置可使两侧开关页4闭合并与闭合页6共同形成用于包围物品的闭合夹持筒或使两侧开关页4打开形成物品进出开口。

本发明夹持机械手的夹持方法，包括依次执行的包围工序、充气工序、抽气工序和打开工序，或者是包括依次执行的包围工序、充气工序、移动工序、抽气工序和打开工序；

包围工序是指：打开两侧开关页4以形成物品进出开口，移动夹持机械手使物品进入到夹持机械手的夹持位置上；闭合两侧开关页4使两侧开关页4与闭合页6共同包围物品；

充气工序是指：向气囊夹爪1内充入气体，使气囊夹爪1膨胀以包裹物品以实现物品柔性夹持定位和固定；

抽气工序是指：将气囊夹爪1内部气体抽出，使气囊夹爪1收缩来松开对物品的夹持；

移动工序是指：移动夹持机械手，使夹持机械手夹持着物品移动至设定位置；

打开工序是指：打开两侧开关页4以形成物品进出开口，移动夹持机械手以离开物品所在位置。

夹持机械手的移动可采用现有技术。

本发明夹持机械手将刚性机械指做成具有闭合夹持筒的装置，然后闭合夹持筒内设置气囊夹爪1；在抓取时首先将机械手的刚性机械指闭合，使物体处于刚性机械指封闭范围内，然后气囊夹爪1充气包裹物品。本发明夹持机械手解决了刚性机械爪容易对易碎物品造成破坏和柔性机械爪不能够在物品抓取以后保持很好稳定性的技术问题。本发明夹持机械手能够在抓取易碎物品时使其与易碎物品保持良好的柔软接触，在抓紧物品时由于夹持机械手外部具有很高的刚性；当应用在物品移动应用场合时，可以在抓紧物品时进行快速移动，将易碎物品移动至目标位置；此外，本发明夹持机械手还适用于仅仅对物品夹持定位而不移动的应用场合，也可提高物品定位的稳固程度。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种易碎物品夹持机械手，其特征在于：包括闭合页、铰接在闭合页两侧的开关页和转动驱动装置；所述转动驱动装置分别与两侧开关页连接，以实现两侧开关页转动，从而使两侧开关页闭合并与闭合页共同形成用于包围物品的闭合夹持筒或使两侧开关页打开形成物品进出开口；所述闭合页和两侧开关页的内侧均设置有气囊夹爪；各个气囊夹爪分别通过气管与外部充放气装置连接。

2.根据权利要求1所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：所述闭合页和两侧开关页均包括挡板和连接在挡板内侧的托板；气囊夹爪承托在托板上，并由挡板和托板共同定位；闭合页的托板和两侧开关页的托板共同形成用于避免触碰物品的容纳口。

3.根据权利要求2所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：所述闭合页的挡板为横截面呈半圆弧状的曲面一；两侧开关页的挡板为横截面呈四分之一圆弧状的曲面二；两侧开关页的挡板分别通过铰接接头铰接在曲面一的两条侧边上。

4.根据权利要求2所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：在气囊夹爪完全充气状态下，气囊夹爪的外侧与挡板内侧相贴合，所有气囊夹爪将闭合夹持筒完全填充。

5.根据权利要求2所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：各个托板分别开设有通气孔；各个气管的一端分别与气囊夹爪连接，另一端穿过通气孔与外部充放气装置连接。

6.根据权利要求1所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：所述转动驱动装置包括与闭合页连接的支撑架和设置在支撑架上的滑块导轨机构；滑块导轨机构分别与两侧开关页连接，以实现滑块导轨机构分别推动两侧开关页转动。

7.根据权利要求6所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：所述滑块导轨机构包括设置在支撑架上的导轨、可滑动地设置在导轨上的滑动块和用于驱动滑动块滑动的滑动驱动模块；两侧开关页分别设有转动接头；两侧开关页的转动接头分别铰接有连接杆；连接杆远离转动接头的一端与滑块铰接。

8.根据权利要求1所述的易碎物品夹持机械手，其特征在于：所述气囊夹爪是指采用不具有弹性的膜制成的气囊夹爪。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的易碎物品夹持机械手的夹持方法，其特征在于：包括依次执行的包围工序、充气工序、抽气工序和打开工序，或者是包括依次执行的包围工序、充气工序、移动工序、抽气工序和打开工序；

所述包围工序是指：打开两侧开关页以形成物品进出开口，移动夹持机械手使物品进入到夹持机械手的夹持位置上；闭合两侧开关页使两侧开关页与闭合页共同包围物品；

所述充气工序是指：向气囊夹爪内充入气体，使气囊夹爪膨胀以包裹物品以实现物品柔性夹持定位和固定；

所述抽气工序是指：将气囊夹爪内部气体抽出，使气囊夹爪收缩来松开对物品的夹持；

所述移动工序是指：移动夹持机械手，使夹持机械手夹持着物品移动至设定位置；

所述打开工序是指：打开两侧开关页以形成物品进出开口，移动夹持机械手以离开物品所在位置。

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