CN111633676A - 一种气动软体机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动软体机械手，其可以灵活的适应抓取物品的尺寸，且具有更大的抓取力度，能够夹持更大质量范围的物品。其包括：手指模块、支架模块，所述手指模块包括软体手指，其特征在于：所述支架模块包括支架中心盘、固定连接在所述支架中心盘圆周上的支架滑轨，所述软体手指围绕所述支架中心盘设置，每一个所述软体手指通过紧固装置滑动连接在一个所述支架滑轨上；其还包括负压模块，所述负压模块包括负压装置、气压推杆，所述负压装置通过所述气压推杆固定连接在所述支架中心盘底端；所述负压装置底端设置第二进气口，所述第二进气口上端设有用于抽取空气的负压通道。

Description

一种气动软体机械手

技术领域

本发明涉及自动化机械设备技术领域，具体为一种气动软体机械手。

背景技术

现有用于食品抓取如水果、蔬菜采摘等的气动软体机械手，在实现抓取的功能的基础之上，还需要保证对物品的无伤抓取。现有技术中，用于食物抓取的机械手包括：加压流体驱动软体手与纤维增强型软体手，其中加压流体驱动软体手质量轻、功率高、成本低和制造容易，应用较为广泛；其软体手指均由多个相互连通的气室以及底部不可延伸层组成，当通过手指根部的软管对手指进行充气时，相邻薄壁由于膨胀而相互挤压，同时由于受到不可延伸层的约束，手指的弯曲变形得以实现。然而现有技术中的加压流体驱动软体手，通常只适用于夹取固定尺寸范围的物品，当物品尺寸发生较大变化时无法通过同一个机械手实现夹取；同时受到夹持力大小的制约，这种结构只适用于抓取质量较小的物品。

发明内容

为了解决现有的加压流体驱动软体手只能夹持固定尺寸范围的物品，且加持力较小的问题，本发明提供一种气动软体机械手，其可以灵活的适应抓取物品的尺寸，且具有更大的抓取力度，能够夹持更大质量范围的物品。

本发明的技术方案是这样的：一种气动软体机械手，其包括：手指模块、支架模块，所述手指模块包括软体手指，其特征在于：所述支架模块包括支架中心盘、固定连接在所述支架中心盘圆周上的支架滑轨，所述软体手指围绕所述支架中心盘设置，每一个所述软体手指通过紧固装置滑动连接在一个所述支架滑轨上；其还包括负压模块，所述负压模块包括负压装置、气压推杆，所述负压装置通过所述气压推杆固定连接在所述支架中心盘底端；所述负压装置底端设置第二进气口，所述第二进气口上端设有用于抽取空气的负压通道。

其进一步特征在于：

所述负压装置侧壁开设第一进气口，所述第一进气口通过第一气管连接空气压缩机；所述负压装置内腔设置竖直剖面为T字形的所述负压通道，所述第一进气口通过第一进气道连通所述负压通道的横向的顶端一侧，所述负压通道横向顶端另一侧与所述第一进气道对称的设置扩散通道；所述负压通道竖向连通设置在所述负压装置底端的所述第二进气口；

所述软体手指包括设置了互相连通的气室的变形部、不可变形的固定部，所述固定部设置在所述变形部底部对所述气室进行封闭；所有的所述气室位于所述固定部的同一侧，所述气室底部与所述固定部之间设置互相连通的充气气道，所述变形部一端设置充气口连通所述充气气道，所述充气口连通空气压缩机；

所述软体手指的所述变形部的材料为硅橡胶材质；所述软体手指总长度为120mm，宽度为20mm；

所述紧固装置包括上下固定连接的紧固压盘、紧固座，T字形的所述紧固压盘与所述紧固座的上端面形成工字型的两个滑槽，两个所述滑槽分别滑动连接所述U字形的所述支架滑轨的两个轨道；所述支架滑轨的开口端固定连接在所述支架中心盘上；

所述紧固压盘、所述紧固座上竖直方向与所述软体手指的所述充气口对应的位置上分别设置气管孔道；

所述软体手指与对应的所述紧固装置共计3组，成120度均匀分布在所述支架中心盘圆周上；安装时，所有所述软体手指的固定部朝向支架中心盘的中心安装；

所述负压装置通过联轴器、连接轴与所述气压推杆底部固定连接；所述气压推杆顶部固定连接所述支架中心盘底部；

所述第二进气口与所述支架中心盘同心设置；

所述紧固装置通过微型气缸驱动，在所述支架滑轨上滑动。

本发明提供的一种气动软体机械手，软体手指在支架滑轨上滑动，调节软体手指之间的距离，以适应不同尺寸的待抓取物品；设置在支架中心盘圆周上的软体手指从待抓取物品外周抓取物品，设置在支架中心盘底端的负压装置的第二进气口通过负压吸力吸附待抓取物品，提高了机械手的抓取力，使机械手能够抓取更大质量的物品；本发明技术方案结构简单，能够灵活的应用在各种不同尺寸、质量的物品抓取需求上。

附图说明

图1为本发明的机械手的结构示意图；

图2为紧固装置的结构示意图；

图3为软体手指的轴向剖视的结构示意图；

图4为负压装置的仰视的结构示意图；

图5为图4的A-A向轴向剖视的结构示意图；

图6为机械手抓取待抓取物品的状态结构示意图。

具体实施方式

如图1、图6所示，本实施例中的一种气动软体机械手，其包括：手指模块、支架模块，手指模块包括软体手指3，支架模块包括支架中心盘1，软体手指3围绕支架中心盘1设置，支架模块还包括固定连接在支架中心盘1圆周上的支架滑轨5，每一个软体手指3通过紧固装置4滑动连接在一个支架滑轨5上；其还包括负压模块，负压模块包括负压装置6、气压推杆（图中未标出），负压装置6上设有螺栓孔，负压装置6通过螺纹孔、螺钉连接连接轴9，通过联轴器7、连接轴9与气压推杆底部进行钉固定连接；气压推杆顶部固定连接支架中心盘1底部；支架中心盘1通过上连接轴2连接机械手移动装置（图中未标出）实现机械手的移动操作；

具体实现时，气压推杆上部设置固定板，固定板上设置螺纹孔与支架中心盘1通过螺钉连接，气压推杆下部分通过联轴器7与连接轴9相连。

如图4、图5所示，本实施例中，负压装置6侧壁开设第一进气口6-3，第一进气口6-3通过第一气管（图中未标出）连接空气压缩机（图中未标出）；负压装置6内腔设置竖直剖面为T字形的负压通道6-2，第一进气口6-3通过第一进气道6-4连通负压通道6-2的横向的顶端一侧，负压通道6-2横向顶端另一侧与第一进气道6-4对称的设置扩散通道6-5；负压通道6-2竖向连通设置在负压装置6底端的第二进气口6-1；

抓取物品时，空气压缩机通过第一气管向第一进气口6-3充气，空气通过第一进气道6-4快速的冲入到负压通道6-2，当空气射流到达第二进气口6-1时，产生了低压，因此形成了对待抓取物品的吸力；周围的空气从第二进气口6-1吸入，以更大的速度向扩散通道6-5移动，然后从负压装置6中离开；本实施例中，第一进气道6-4直径小于第一进气口6-3直径，空气通道直径变小，加快了空气运动速度，减少了能量消耗；

机械手通过第二进气口6-1吸附物体，与软体手指3的夹持力配合，使机械手的抓取更具稳定性；根据待抓取物品的质量大小，调整空气压缩机输出的空气的速度，进而调整第二进气口6-1产生吸附力的大小，使本发明的机械手更灵活的适应于不同质量大小的待抓取物品；负压装置6与待抓取物品的距离通过微型气压推杆上下移动，进一步的使机械手能够适应不同形状的待抓取物品。

如图3所示，软体手指3包括设置了互相连通的气室3-2的变形部3-1、不可变型的固定部3-3，固定部3-3设置在变形部3-1底部对气室3-2进行封闭；所有的气室3-2位于固定部3-3的同一侧，气室3-2底部与固定部3-3之间设置互相连通的充气气道3-5，变形部3-1一端设置充气口3-4连通充气气道3-5，充气口3-4连通空气压缩机（图中未标出）；

不可变型的固定部3-3是与待抓取物品接触的部件，需要使用形变较小、且柔软的材质，本实施例中使用纱布为主材料来实现，这样可以实现软体手指3弯曲的功能同时，确保无损伤抓取；如图6所示，安装软体手指3时，固定部3-3面向支架中心盘1的圆心安装，确保软体手指3弯曲时向内弯曲，进而实现抓取位于中心部位的待抓取物品；

软体手指3的变形部3-1的材料为硅橡胶材质，整体通过制作其模具结构后再经硅胶浇铸制作出来；本实施例中，软体手指3总长度为120mm，宽度为20mm；

抓取物品时，空气压缩机通过软体手指3根部的充气口3-4对手指进行充气时，空气通过充气气道3-5进入到每一个气室3-2，相邻的气室3-2的薄壁由于膨胀而相互挤压而变形，但是不可变型的固定部3-3并未发生形变，则软体手指3整体就会实现弯曲变形；所有的软体手指3同时向内部进弯曲变形实现了对待抓取物品的抓取，然后配合机械手移动装置实现采摘动作。

如图2所示，本实施例中，紧固装置4包括上下固定连接的紧固压盘4-1、紧固座4-2，T字形的紧固压盘4-1与紧固座4-2的上端面形成工字型的两个滑槽4-3，两个滑槽4-3分别滑动连接U字形的支架滑轨5的两个轨道；紧固压盘4-1、紧固座4-2上竖直方向与软体手指3的充气口对应的位置上分别设置气管孔道4-4，软体手指3充气用气管通过气管孔道4-4接入到充气口3-4；连接空气压缩机的气管8通过四通快速接头11同时对所有的手指进行充气，实现所有的手指同步弯曲或者放松操作，避免因为手指动作不同步导致抓取失败的问题发生；

支架滑轨5的开口端固定连接在支架中心盘1上；紧固装置4通过微型气缸驱动（图中未标出），在支架滑轨5上滑动；当待抓取物品的体积发生变化时，微型气缸启动，固装置4在支架滑轨5上滑动，根据待抓取物品的直径调整位置，使本发明的机械手能够灵活的适应不同体积的待抓取物品。

软体手指3与对应的紧固装置4共计3组，成120度均匀分布在支架中心盘1圆周上；第二进气口6-1与支架中心盘1同心设置；如图6所示，进行待抓取物品10抓取的时候，软体手指3从待抓取物品10四周向内弯曲均匀施加夹持力，位于圆心位置的第二进气口6-1从待抓取物品10中心位置的上方施加向上的吸附力，这样在抓取物品的过程中，避免了因为待抓取物品的重心偏移而导致抓取失败的问题发生。

Claims (10)

1.一种气动软体机械手，其包括：手指模块、支架模块，所述手指模块包括软体手指，其特征在于：所述支架模块包括支架中心盘、固定连接在所述支架中心盘圆周上的支架滑轨，所述软体手指围绕所述支架中心盘设置，每一个所述软体手指通过紧固装置滑动连接在一个所述支架滑轨上；其还包括负压模块，所述负压模块包括负压装置、气压推杆，所述负压装置通过所述气压推杆固定连接在所述支架中心盘底端；所述负压装置底端设置第二进气口，所述第二进气口上端设有用于抽取空气的负压通道。

2.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述负压装置侧壁开设第一进气口，所述第一进气口通过第一气管连接空气压缩机；所述负压装置内腔设置竖直剖面为T字形的所述负压通道，所述第一进气口通过第一进气道连通所述负压通道的横向的顶端一侧，所述负压通道横向顶端另一侧与所述第一进气道对称的设置扩散通道；所述负压通道竖向连通设置在所述负压装置底端的所述第二进气口。

3.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述软体手指包括设置了互相连通的气室的变形部、不可变形的固定部，所述固定部设置在所述变形部底部对所述气室进行封闭；所有的所述气室位于所述固定部的同一侧，所述气室底部与所述固定部之间设置互相连通的充气气道，所述变形部一端设置充气口连通所述充气气道，所述充气口连通空气压缩机。

4.根据权利要求3所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述软体手指的所述变形部的材料为硅橡胶材质；所述软体手指总长度为120mm，宽度为20mm。

5.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述紧固装置包括上下固定连接的紧固压盘、紧固座，T字形的所述紧固压盘与所述紧固座的上端面形成工字型的两个滑槽，两个所述滑槽分别滑动连接所述U字形的所述支架滑轨的两个轨道；所述支架滑轨的开口端固定连接在所述支架中心盘上。

6.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述紧固压盘、所述紧固座上竖直方向与所述软体手指的所述充气口对应的位置上分别设置气管孔道。

7.根据权利要求3所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述软体手指与对应的所述紧固装置共计3组，成120度均匀分布在所述支架中心盘圆周上；安装时，所有所述软体手指的固定部朝向支架中心盘的中心安装。

8.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述负压装置通过联轴器、连接轴与所述气压推杆底部固定连接；所述气压推杆顶部固定连接所述支架中心盘底部。

9.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述第二进气口与所述支架中心盘同心设置。

10.根据权利要求1所述一种气动软体机械手，其特征在于：所述紧固装置通过微型气缸驱动，在所述支架滑轨上滑动。

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