CN111498370B - 三维脆性物体拾取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三维脆性物体拾取装置，所述三维脆性物体拾取装置包括：管体；活塞，所述活塞可移动地设在所述管体内且将所述管体内的空间分隔为上腔室和下腔室；吸盘，所述吸盘与所述管体的下端相连；适于粘附三维脆性物体的粘附膜，粘附膜覆盖在所述吸盘下方且与所述吸盘共同限定出调节腔，所述调节腔与所述下腔室连通以使所述调节腔的容积随所述下腔室的容积变化而变化；推杆，所述推杆的下端与所述活塞相连且从所述上腔室的上端伸出所述管体。根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置具有拾取可靠、适用性强、成本低等优点。

Description

三维脆性物体拾取装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种三维脆性物体拾取装置。

背景技术

对于毫米尺度和厘米尺度的球和硅片等三维脆性物体进行拾取、转移和释放的抓取技术是实验室装配、精密制造等实际应用的重要环节。

相关技术中的三维脆性物体拾取装置基于真空吸附方式，但是存在应力不均匀、吸附力较小、难抓取球面、尺寸有限制等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三维脆性物体拾取装置，该三维脆性物体拾取装置具有拾取可靠、适用性强、成本低等优点。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种三维脆性物体拾取装置，所述三维脆性物体拾取装置包括：管体；活塞，所述活塞可移动地设在所述管体内且将所述管体内的空间分隔为上腔室和下腔室；吸盘，所述吸盘与所述管体的下端相连；适于粘附三维脆性物体的粘附膜，粘附膜覆盖在所述吸盘下方且与所述吸盘共同限定出调节腔，所述调节腔与所述下腔室连通以使所述调节腔的容积随所述下腔室的容积变化而变化；推杆，所述推杆的下端与所述活塞相连且从所述上腔室的上端伸出所述管体。

根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置，具有拾取可靠、适用性强、成本低等优点。

另外，根据本发明上述实施例的三维脆性物体拾取装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述三维脆性物体拾取装置还包括：挤压弹性件，所述挤压弹性件设在所述管体内且常驱动所述活塞向上移动；转筒，所述转筒可转动地设在所述推杆和所述管体之间，所述转筒上设有定位滑块，所述管体的内周面上设有定位滑槽，所述定位滑块可滑动地配合在所述定位滑槽内；扭转弹性件，所述扭转弹性件设在所述管体内且常驱动所述转筒相对所述管体转动。

根据本发明的一个实施例，所述定位滑槽包括：上平直段，所述上平直段沿所述管体的轴向定向；下平直段，所述下平直段沿所述管体的轴向定向且与所述上平直段在所述管体的周向错开；折弯段，所述折弯段分别与所述上平直段和所述下平直段连通，所述折弯段的上表面设有定位槽，所述定位滑块适于可脱离地配合在所述定位槽内。

根据本发明的一个实施例，所述挤压弹性件为压簧且挤压在所述活塞和所述管体的内底面之间，所述扭转弹性件为扭簧且分别与所述推杆和所述转筒相连。

根据本发明的一个实施例，所述吸盘和所述粘附膜均为柔性硅胶材料件且通过胶粘或键合相连，所述吸盘通过胶粘或键合与所述管体的下端相连。

根据本发明的一个实施例，所述粘附膜的下表面具有粘附阵列结构。

根据本发明的一个实施例，所述吸盘的上端设有密封沿，所述密封沿过盈配合在所述管体的下端内。

根据本发明的一个实施例，所述活塞过盈配合在所述管体内，所述推杆的下端设有定位盘，所述活塞上表面设有安装槽，所述定位盘过盈配合在所述安装槽内。

根据本发明的一个实施例，所述管体包括：主体；压盖，所述压盖可拆卸地安装在所述主体上，所述推杆的外周面设有止挡台，所述压盖上设有过孔，所述推杆的上端穿过所述过孔且所述压盖适于止挡所述止挡台。

根据本发明的一个实施例，所述推杆的上端设有末端压头，所述末端压头在水平方向上的截面积大于所述推杆在水平方向上的截面积。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置的剖视图。

图3是根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置的局部剖视图。

图4是根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置的拾取和释放片状三维脆性物体的过程的示意图。

图5是根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置的拾取和释放球状三维脆性物体的过程的示意图。

附图标记：三维脆性物体拾取装置1、管体10、主体11、压盖12、上腔室13、下腔室14、定位滑槽15、上平直段151、下平直段152、折弯段153、定位槽154、活塞20、吸盘30、调节腔31、密封沿32、粘附膜40、微观粘附阵列结构41、推杆50、定位盘 51、紧固件52、末端压头53、止挡台54、挤压弹性件60、转筒70、定位滑块71、扭转弹性件80、片状三维脆性物体2、球状三维脆性物体3。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考附图描述根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1。

如图1-图5所示，根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1包括管体10、活塞20、吸盘30、粘附膜40和推杆50。

活塞20可移动地设在管体10内且将管体10内的空间分隔为上腔室13和下腔室14。吸盘30与管体10的下端相连。粘附膜40适于粘附三维脆性物体，粘附膜40覆盖在吸盘30下方且与吸盘30共同限定出调节腔31，调节腔31与下腔室14连通以使调节腔 31的容积随下腔室14的容积变化而变化。推杆50的下端与活塞20相连且从上腔室13 的上端伸出管体10。

这里需要理解的是，上下方向如图1-图3中的箭头所示且仅为了便于表述，并非对于本申请实际设置方向的限定。

在需要拾取三维脆性物体时，粘附膜40处于平面状态，使用者用手握住三维脆性物体拾取装置1的管体10外壁，通过操作推杆50，使活塞20向下运动，调节腔31发生一定的膨胀，使粘附膜40向外凸出。之后，使用者移动三维脆性物体拾取装置1使其逐渐接触目标三维脆性物体的表面并施加一定的接触压力，使得粘附膜40和目标表面之间形成良好的接触。

当粘附膜40和目标三维脆性物体的表面之间形成良好的接触时，移动推杆50和活塞 20使调节腔31发生收缩，使粘附膜40向内凹陷，上方存在均布负压，实现对目标物体的均匀承载。此时，使用者通过三维脆性物体拾取装置1实现了对物体的拾取，并可以进行相应的转移等操作。

当目标物体被转移到指定位置之后，使用者操作推杆50和活塞20移动，调节腔31发生膨胀，粘附膜40向外凸出，使其从目标表面逐渐剥离。使用者向上提起三维脆性物体拾取装置1，完成从目标物体表面脱附释放的动作。

根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1，通过设置吸盘30和粘附膜40，可以构成能够调节气压的调节腔31，从而实现粘附膜40的凸出或凹陷变形，使粘附膜40 能够适于拾取或释放三维脆性物体。这样相比相关技术中采用真空吸附方式的拾取装置，可以使三维脆性物体承受的应力更加均匀，保证吸附力度，提高拾取的可靠性，而且由于粘附膜40的表面可以突出或凹陷变形，可以适于拾取球状的三维脆性物体，适于拾取不同尺寸的三维脆性物体，提高三维脆性物体拾取装置1的适用性。

并且，通过设置推杆50和活塞20，可以利用推杆50的移动实现对调节腔31内气压的调节，从而便于控制粘附膜40的形变，便于操作人员的使用。这样相比相关技术中采用真空吸附方式的拾取装置，无需设置外部气源和复杂的气路，从而简化三维脆性物体拾取装置1的结构，降低三维脆性物体拾取装置1的成本。

因此，根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1具有拾取可靠、适用性强、成本低等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的三维脆性物体拾取装置1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图5所示，根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1包括管体10、活塞20、吸盘30、粘附膜40和推杆50。

具体地，如图1-图5所示，三维脆性物体拾取装置1还包括挤压弹性件60、转筒70和扭转弹性件80。挤压弹性件60设在管体10内且常驱动活塞20向上移动。转筒70 可转动地设在推杆50和管体10之间，转筒70上设有定位滑块71，管体10的内周面上设有定位滑槽15，定位滑块71可滑动地配合在定位滑槽15内。扭转弹性件80设在管体10内且常驱动转筒70相对管体10转动。这样可以利用扭转弹性件80和挤压弹性件 60实现推杆50的复位，使操作更加方便。

更为具体地，如图1-图5所示，定位滑槽15包括上平直段151、下平直段152和折弯段153。上平直段151沿管体10的轴向定向。下平直段152沿管体10的轴向定向且与上平直段151在管体10的周向错开。折弯段153分别与上平直段151和下平直段152 连通，折弯段153的上表面设有定位槽154，定位滑块71适于可脱离地配合在定位槽 154内。这样可以利用定位滑块71和定位槽154对推杆50进行定位。

具体而言，定位槽154可以包括多个沿折弯段153上表面排布的子定位槽。

进一步地，如图1-图5所示，挤压弹性件60为压簧且挤压在活塞20和管体10的内底面之间，扭转弹性件80为扭簧且分别与推杆50和转筒70相连。这样可以便于挤压弹性件60和扭转弹性件80的设置。

有利地，吸盘30和粘附膜40均为柔性硅胶材料件且通过胶粘或键合相连，吸盘30通过胶粘或键合与管体10的下端相连。这样可以保证调节腔31的密封性。

更为有利地，如图2所示，粘附膜40的厚度为0.1-1毫米，粘附膜40的下表面具有微观粘附阵列结构41。这样可以提高粘附膜40的粘附能力，进一步保证拾取的可靠性。

进一步地，如图2所示，吸盘30的上端设有密封沿32，密封沿32过盈配合在管体10的下端内。这样可以提高吸盘30与管体10之间的密封性。

图2示出了根据本发明一个具体示例的三维脆性物体拾取装置1。如图2所示，活塞20过盈配合在管体10内，推杆50的下端设有定位盘51，活塞20上表面设有安装槽，定位盘51过盈配合在所述安装槽内。这样可以便于活塞20的设置，保证活塞20对下腔室14的密封性。

具体地，如图1和图2所示，管体10包括主体11和压盖12。压盖12可拆卸地安装在主体11上，推杆50的外周面设有止挡台54，压盖12上设有过孔，推杆50的上端穿过所述过孔且压盖12适于止挡止挡台54。这样可以便于三维脆性物体拾取装置1的拆装，而且可以防止推杆50脱离管体10。

有利地，如图1和图2所示，推杆50的上端设有末端压头53，末端压头53在水平方向上的截面积大于推杆50在水平方向上的截面积。这样可以使操作人员通过用手按压末端压头53实现对推杆50的移动，提高用户使用时的舒适性。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1的操作过程。其中，拾取片状三维脆性物体2时如图4所示，拾取球状三维脆性物体3时如图5所示。

如图4和图5所示，在需要拾取片状三维脆性物体2或球状三维脆性物体3时，三维脆性物体拾取装置1处于初始状态，转筒70的定位滑块71卡在定位滑槽15的折弯段153的定位槽154内部，扭转弹性件80处于扭转状态，挤压弹性件60处于部分压缩位置，粘附膜40处于平面状态。使用者用手握住管体10外壁，通过大拇指按压末端压头53，推杆50和活塞20向下运动使得挤压弹性件60压缩且内部气压增大，使得调节腔31发生一定的膨胀，使粘附膜40向外凸出。同时，定位滑块71脱离定位槽154。之后，使用者移动三维脆性物体拾取装置1使其逐渐接触目标片状三维脆性物体2或球状三维脆性物体3表面并施加一定的接触压力，使得粘附膜40和目标表面之间形成良好的接触。

当粘附膜40和目标表面之间形成良好的接触时，使用者缓慢释放末端压头53，转筒70和推杆50在挤压弹性件60和扭转弹性件80作用下运动，直至转筒70的定位滑块71在不进入定位槽154的情况下达到顶端限位的位置，使活塞20保持在预定位置。由于内部气体体积增大，气压减小，调节腔31将发生收缩，粘附膜40向内凹陷，上方存在均布负压实现对目标物体的均匀承载。此时，使用者通过操作装置实现了对物体的拾取，并可以进行相应的转移等操作。

当目标物体被转移到指定位置之后，使用者快速按压末端压头53，转筒70的定位滑块71将随着定位滑槽15运动到底端限位位置，活塞20也随之运动到最下方位置。在末端压头53的压力作用下，挤压弹性件60和扭转弹性件80均处于最大压缩和扭转的状态。此时，内部气体体积减小，气压增大，粘附膜40向外凸出，使其从目标表面逐渐剥离。使用者向上提起操作器，完成从目标物体表面脱附释放的动作。最后，使用者快速释放末端压头53，直至定位滑块71运动进入定位槽154内部卡住。操作装置的各个零部件回复至初始状态，完成系统的初始化。

根据本发明实施例的三维脆性物体拾取装置1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种三维脆性物体拾取装置，其特征在于，包括：

管体；

活塞，所述活塞可移动地设在所述管体内且将所述管体内的空间分隔为上腔室和下腔室；

吸盘，所述吸盘与所述管体的下端相连；

适于粘附三维脆性物体的粘附膜，粘附膜覆盖在所述吸盘下方且与所述吸盘共同限定出调节腔，所述调节腔与所述下腔室连通以使所述调节腔的容积随所述下腔室的容积变化而变化；

推杆，所述推杆的下端与所述活塞相连且从所述上腔室的上端伸出所述管体；

挤压弹性件，所述挤压弹性件设在所述管体内且常驱动所述活塞向上移动；

转筒，所述转筒可转动地设在所述推杆和所述管体之间，所述转筒上设有定位滑块，所述管体的内周面上设有定位滑槽，所述定位滑块可滑动地配合在所述定位滑槽内；

扭转弹性件，所述扭转弹性件设在所述管体内且常驱动所述转筒相对所述管体转动，所述定位滑槽包括：上平直段，所述上平直段沿所述管体的轴向定向；下平直段，所述下平直段沿所述管体的轴向定向且与所述上平直段在所述管体的周向错开；折弯段，所述折弯段分别与所述上平直段和所述下平直段连通，所述折弯段的上表面设有定位槽，所述定位滑块适于可脱离地配合在所述定位槽内。

2.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述挤压弹性件为压簧且挤压在所述活塞和所述管体的内底面之间，所述扭转弹性件为扭簧且分别与所述推杆和所述转筒相连。

3.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述吸盘和所述粘附膜均为柔性硅胶材料件且通过胶粘或键合相连，所述吸盘通过胶粘或键合与所述管体的下端相连。

4.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述粘附膜的厚度为0.1-1毫米，所述粘附膜的下表面具有微观粘附阵列结构。

5.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述吸盘的上端设有密封沿，所述密封沿过盈配合在所述管体的下端内。

6.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述活塞过盈配合在所述管体内，所述推杆的下端设有定位盘，所述活塞上表面设有安装槽，所述定位盘过盈配合在所述安装槽内。

7.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述管体包括：

主体；

压盖，所述压盖可拆卸地安装在所述主体上，所述推杆的外周面设有止挡台，所述压盖上设有过孔，所述推杆的上端穿过所述过孔且所述压盖适于止挡所述止挡台。

8.根据权利要求1所述的三维脆性物体拾取装置，其特征在于，所述推杆的上端设有末端压头，所述末端压头在水平方向上的截面积大于所述推杆在水平方向上的截面积。

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