CN112140138B - 一种软体夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明属于工业夹持领域，公开了一种软体夹持器，安装在外部升降机构上，包括多个基板、安装在基板上的夹爪和检测气囊以及控制部，控制部中存储有用于控制多个夹爪的夹持程序，当多个夹爪均位于预定工件的外侧的上方时，升降机构驱动基板下降，当预定工件接触检测气囊并对检测气囊产生预定压强时，夹持程序控制多个夹爪同时相向运动，从而对预定工件进行夹持，所以，本发明能够很好的确定预定工件进入到多个夹爪的夹持范围内以及完成该多个夹爪对预定工件的夹持。

Description

一种软体夹持器
技术领域
本发明属于工业夹持领域，具体涉及一种软体夹持器。
背景技术
在工业应用中，机械夹持装置是自动化生产线的重要组成部分，夹持装置的夹持性能关系到相关工作的效率。
现有的夹持器分为两类，一类为刚性接触的刚性夹持器，其通常拥有2～3个夹爪，通过对夹爪施加正压力以产生摩擦力和提升抓握能力来达到抓取的效果，但是这种方法仅适用于一些不易碎、不易被损坏和形状规整的工件。另一类为软体夹持器，软体夹持器在应用中具有自适应性强、通用性好以及灵活性优异等特点，因而在现代工业生产中愈发占据重要地位。
但现有的软体夹持器在刚性方面存在一定缺陷，与工件间产生的摩擦力小，易出现滑动，且不能很好确定工件与夹爪的相对位置和是否抓取到了工件。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种软体夹持器，该软体夹持器能够很好的确定工件与夹爪的相对位置和是否抓取到了工件。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案为：
一种软体夹持器，安装在外部升降机构上，用于对预定工件进行夹持，其特征在于，包括：基座组件；夹爪单元，包括多个夹爪组件；以及控制部，包括采集单元和处理单元，处理单元包括处理器和存储器，存储器用于存储处理程序，处理器用于执行处理程序，其中，基座组件包括基板和检测气囊，基板水平设置且上表面位于升降机构的下端，检测气囊设置在基板的下表面的中心，夹爪组件包括竖直设置的夹爪，夹爪可移动地设置在基板上且夹爪朝向基板的下方设置，多个夹爪以检测气囊为对称中心环绕分布，采集单元包括气压传感器，气压传感器位于检测气囊的内部，处理程序包括夹持程序，当多个夹爪均位于预定工件的外侧的上方时，升降机构驱动基板下降，当预定工件接触检测气囊并对检测气囊产生预定压强时，夹持程序控制多个夹爪同时相向运动，从而对预定工件进行夹持。
优选地，采集单元还包括光电传感器，光电传感器设置在夹爪的下端，升降机构安装在外部的移动机构上，处理程序还包括位置调整程序，当多个夹爪均位于预定工件的上方时，一旦部分光电传感器感知到预定工件，而剩余光电传感器未能感知到预定工件时，将部分光电传感器所在的一侧作为感知侧，位置调整程序控制移动机构带动基板朝向感知侧进行移动，直至多个光电传感器均未能感知到预定工件，即多个夹爪均位于预定工件的外侧。
优选地，夹爪为塑性材料制成的空心结构，并且与外部的充气装置连通，夹爪组件还包括硬质网片，硬质网片粘贴安装在夹爪朝向基板的内侧的表面，处理程序还包括包络程序，当预定工件接触检测气囊并对检测气囊产生预定压强时，包络程序控制充气装置向夹爪内进行充气，通过硬质网片对夹爪的单面长度延伸的束缚，使得夹爪仅朝向基板的外侧进行膨胀，从而夹爪朝向基板的内侧弯曲，进而对预定工件进行包络。
优选地，夹爪组件还包括螺旋线圈，螺旋线圈沿夹爪的长度方向包绕设置在夹爪上。
优选地，夹爪组件还包括限位囊体，限位囊体内容纳有硬质颗粒物，限位囊体设置在夹爪的下端，并且限位囊体位于夹爪朝向基板的内侧的表面。
优选地，夹爪组件还包括驱动电机、电动推杆以及安装块，驱动电机安装在基板上，电动推杆的一端安装在驱动电机的输出轴上，另一端安装在安装块上，夹爪安装在安装块上，基座具有与安装块一一对应的多个安装槽孔，多个安装槽孔以基板的中心为对称中心呈辐射状对称分布，安装槽孔为矩形槽孔，安装槽孔内具有配合部，安装块与配合部配合，当驱动电机转动时，电动推杆驱动安装块沿安装槽孔的长度方向进行移动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.因为当本发明的多个夹爪均位于预定工件的外侧的上方时，升降机构驱动基板下降，当预定工件接触检测气囊并对检测气囊产生预定压强时，夹持程序控制多个夹爪同时相向运动，从而对预定工件进行夹持，所以，本发明能够很好的确定预定工件进入到多个夹爪的夹持范围内以及完成该多个夹爪对预定工件的夹持。
2.因为本发明的光电传感器设置在夹爪的下端，当多个夹爪均位于预定工件的上方时，一旦部分光电传感器感知到预定工件，而剩余光电传感器未能感知到预定工件时，将部分光电传感器所在的一侧作为感知侧，位置调整程序控制移动机构带动基板朝向感知侧进行移动，直至多个光电传感器均未能感知到预定工件，即多个夹爪均位于预定工件的外侧，因此，本发明通过多个光电传感器对预定工件的感知来调整夹爪夹持位置的调整，从而使得本发明能够方便地定位预定工件的确切位置，进而能够准确地对预定工件进行夹持。
3.因为本发明的夹爪为塑性材料制成的空心结构，并且与外部的充气装置连通，夹爪组件还包括硬质网片，该硬质网片粘贴安装在夹爪朝向基板的内侧的表面，当预定工件接触检测气囊并对检测气囊产生预定压强时，包络程序控制充气装置向夹爪内进行充气，通过硬质网片对夹爪的单面长度延伸的束缚，使得夹爪仅朝向基板的外侧进行膨胀，从而夹爪朝向基板的内侧弯曲，进而对预定工件进行包络，因此，夹爪能够通过充气产生定向弯曲，从而在对预定工件夹持的同时进行包络，进而使得预定工件更稳定地被夹爪夹持。
4.因为本发明的螺旋线圈沿夹爪的长度方向包绕设置在夹爪上，因此，螺旋线圈能有效地对充气的夹爪的径向膨胀进行束缚限制。
5.因为本发明的限制囊体内容纳有硬质颗粒物，限位囊体设置在夹爪的下端，并且限位囊体位于夹爪朝向基板的内侧的表面，因此，当工件被多个夹爪夹持时，多个限制囊体内的硬质颗粒物被预定工件挤成凹状，从而凹状的多个限制囊体对预定工件的空间自由度进行束缚限制，进而使得多个夹爪对预定工件夹持的更稳定。
附图说明
图1为本发明的实施例的软体夹持器的结构示意图；
图2为本发明的实施例的软体夹持器的结构剖视图；
图3为本发明的实施例的软体夹持器的结构俯视图；
图4为本发明的实施例的夹爪组件的结构示意图；
图5为本发明的实施例的夹爪部分的局部示意图；以及
图6为本发明的实施例的软体夹持器的工作示意图。
图中：100、软体夹持器，10、基座组件，11、基板，111、安装槽孔，111a、配合部，12、检测气囊，20、夹爪单元，21、夹爪组件，211、驱动电机，212、电动推杆，213、安装块，A、充气通孔，B、充气气管，214、夹爪，215、光电传感器，216、限位囊体，C、硬质颗粒物，217、硬质网片，218、螺旋线圈，D、预定工件。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明的一种软体夹持器作具体阐述，需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
如图1-3所示，本实施例中的一种软体夹持器100，安装在外部的升降机构(附图中未标出)上，该升降机构安装在外部的移动机构(移动机构上)上，软体夹持器100用于对预定工件进行夹持，升降机构用于驱动软体夹持器100进行升降运动，移动机构用于驱动升降机构带动软体夹持器100在水平面内进行任意运动，从而使得软体夹持器100能够在3维空间内进行运动。
软体夹持器100包括基座组件10、夹爪组件20以及控制部(附图中未标出)。
基座组件10包括基板11和检测气囊12。
基板11水平设置且上表面位于升降机构的下端，基座11具有多个安装槽孔111，在本实施例中，基板10为十字形构造，且交叉处均为曲线造型，基板10能够在升降机构的驱动下进行上升或下降运动。
安装槽孔111为矩形槽孔，多个安装槽孔111以基板11的中心为对称中心呈辐射状对称分布，安装槽孔111内具有突出的配合部111a，在本实施例中，安装槽孔111的数量为4个，配合部111a为沿安装槽孔111的长度方向延伸且连续的凸出台阶，配合部111a优选为分别形成于安装槽孔111的长度方向上的两个侧面上的一对对称台阶。
检测气囊12设置在基板11的下表面的中心，在本实施例中，检测气囊12通过管路与外部相通，在夹持预定工件之前，从外部向检测气囊12中充入气体，使得检测气囊12中的气压恒定为预定气压。
夹爪单元20包括多个夹爪组件21，在本实施例中，夹爪组件21的数量为4个，以基板10的中心为对称中心对称分布在基板10的四个分支。
如图4所示，夹爪组件21包括驱动电机211、电动推杆212、安装块213、夹爪214、限制囊体216、硬质网片217以及螺旋线圈218。
驱动电机211安装在基板11上，电动推杆212的一端安装在驱动电机211的输出轴上，另一端安装在安装块213上。
多个安装块213一一对应嵌装在多个安装槽孔111内，并且与配合部111a配合，当驱动电机211转动时，电动推杆212驱动安装块213沿安装槽孔111的长度方向在配合部111a上进行移动。
安装块213具有沿竖直方向延伸的充气通孔A,充气通孔A通过充气气管B与外部充气装置(附图中未标出)连通。
夹爪214为塑性材料制成的空心结构，并且与通过螺纹连接安装在安装块213的充气通孔A中，并与充气装置连通，夹爪214竖直设置，并且夹爪214朝向基板11的下方设置，多个夹爪214以检测气囊12为对称中心环绕分布，在本实施例中，夹爪214为硅胶材质，形状呈锥状，下端的截面积较上端小。
限位囊体216设置在夹爪214的下端，并且限位囊体216位于夹爪214朝向基板12的内侧的表面，限位囊体216内容纳有硬质颗粒物C，在本实施例中，硬质颗粒物C优选石英砂，限位囊体216在受到外部挤压时能够发生变形。
如图5所示，硬质网片217粘贴安装在夹爪214朝向基板11的内侧的表面，在本实施例中，硬质网片217的材质优选聚乙烯，硬质网片217的数量为多片，沿夹爪214的长度方向依次压边粘贴，用于约束夹爪214在膨胀时在长度方向上的延伸。
螺旋线圈218沿夹爪214的长度方向包绕设置在夹爪214上，在本实施例中，螺旋线圈218用于束缚夹爪214在膨胀时在径向上的膨胀。
控制部包括采集单元和处理单元(附图中未标出)，处理单元包括处理器(附图中未标出)和存储器(附图中未标出)，存储器用于存储处理程序，处理器用于执行处理程序。
采集单元包括气压传感器(附图中未标出)和光电传感器215。
气压传感器位于检测气囊12的内部，在本实施例中，当检测气囊12内的预定气压增加至动作气压时，气压传感器发出动作信号。
光电传感器215设置在夹爪214的下端，用于感知预定工件，在本实施例中，当部分光电传感器215感知到预定工件时，该部分光电传感器215发出移动信号。
处理程序包括位置调整程序、位置检测程序、夹持程序、包络程序、夹持终止程序、放置程序、反包络程序以及反夹持程序。
如图6所示，当多个夹爪214均位于预定工件D的上方时，一旦部分光电传感器215感知到预定工件D，而剩余光电传感器215未能感知到预定工件D时，将部分光电传感器215所在的一侧作为感知侧，位置调整程序根据该部分光电传感器215发出的移动信号控制移动机构带动基板11朝向感知侧进行移动，直至该部分光电传感器215由感知到预定工件D转变成未感知到预定工件D，并且所有光电传感器215均未能感知到预定工件D时，此时，所有夹爪214均位于预定工件D的上方的外侧，位置检测程序检测到部分光电传感器215由感知到预定工件D转变成未感知到预定工件D，并且所有光电传感器215均未能感知到预定工件D时，位置检测程序生成夹持指令并将夹持指令分别向升降机构发送，升降机构根据夹持指令驱动基板11下降，当预定工件D接触检测气囊12并对检测气囊12产生预定压强时，当检测气囊12内的气压为动作气压时，夹持程序根据动作信号通过驱动电机211控制多个夹爪214同时相向运动，并持续第一预定时间，从而对预定工件D进行夹持，同时，包络程序根据动作信号控制充气装置向夹爪214内进行充气，通过硬质网片217对夹爪214的单面长度延伸的束缚，使得夹爪214仅朝向基板12的外侧进行膨胀，从而夹爪214朝向基板12的内侧弯曲，并持续第二预定时间，进而对预定工件D进行包络，当限位囊体216被预定工件D挤压时，限位囊体216内的硬质颗粒物C因被受压而产生移动，从而限位囊体216的表面形成了贴合预定工件D表面的凹面形状，进而限制了被包络的预定工件D的空间自由度，使得预定工件D在夹爪214内更稳定。
当预定工件D需要被放下时，夹持终止程序发出夹持终止指令、放置程序根据夹持终止指令控制升降机构将预定工件D放下，并持续第三预定时间后发出放松指令，反包络程序根据放松指令控制夹爪214进行放气，即从弯曲形态中回复，并持续第四预定时间后发出松开指令，反夹持程序根据松开指令通过驱动电机211控制多个夹爪214同时相反运动，并持续第五预定时间，从而将预定工件D放置在预定位置上。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围，本领域普通技术人员在所附权利要求范围内不需要创造性劳动就能做出的各种变形或修改仍属本专利的保护范围。

Claims (4)

1.一种软体夹持器，安装在外部升降机构上，用于对预定工件进行夹持，其特征在于，包括：
基座组件；
夹爪单元，包括多个夹爪组件；以及
控制部，包括采集单元和处理单元，该处理单元包括处理器和存储器，该存储器用于存储处理程序，所述处理器用于执行所述处理程序，
其中，所述基座组件包括基板和检测气囊，所述基板水平设置且上表面位于所述升降机构的下端，所述检测气囊设置在所述基板的下表面的中心，
所述夹爪组件包括竖直设置的夹爪，该夹爪可移动地设置在所述基板上且所述夹爪朝向所述基板的下方设置，
多个所述夹爪以所述检测气囊为对称中心环绕分布，
所述采集单元包括气压传感器，该气压传感器位于所述检测气囊的内部，
所述处理程序包括夹持程序，
当多个所述夹爪均位于所述预定工件的外侧的上方时，所述升降机构驱动所述基板下降，当所述预定工件接触所述检测气囊并对该检测气囊产生预定压强时，所述夹持程序控制多个所述夹爪同时相向运动，从而对所述预定工件进行夹持，
所述采集单元还包括光电传感器，该光电传感器设置在所述夹爪的下端，
所述升降机构安装在外部的移动机构上，
所述处理程序还包括位置调整程序，
当多个所述夹爪均位于所述预定工件的上方时，一旦部分所述光电传感器感知到所述预定工件，而剩余所述光电传感器未能感知到所述预定工件时，将感知到所述预定工件的部分光电传感器所在的一侧作为感知侧，所述位置调整程序控制所述移动机构带动所述基板朝向所述感知侧进行移动，直至多个所述光电传感器均未能感知到所述预定工件，即多个所述夹爪均位于所述预定工件的外侧，
所述夹爪为塑性材料制成的空心结构，并且与外部的充气装置连通，
所述夹爪组件还包括硬质网片，该硬质网片粘贴安装在所述夹爪朝向所述基板的内侧的表面，
所述处理程序还包括包络程序，
当所述预定工件接触所述检测气囊并对该检测气囊产生预定压强时，所述包络程序控制所述充气装置向所述夹爪内进行充气，通过所述硬质网片对所述夹爪的单面长度延伸的束缚，使得所述夹爪仅朝向所述基板的外侧进行膨胀，从而所述夹爪朝向所述基板的内侧弯曲，进而对所述预定工件进行包络。
2.根据权利要求1所述的软体夹持器，其特征在于：
其中，所述夹爪组件还包括螺旋线圈，该螺旋线圈沿所述夹爪的长度方向包绕设置在所述夹爪上。
3.根据权利要求1所述的软体夹持器，其特征在于：
其中，所述夹爪组件还包括限位囊体，该限位囊体内容纳有硬质颗粒物，
所述限位囊体设置在所述夹爪的下端，并且所述限位囊体位于所述夹爪朝向所述基板的内侧的表面。
4.根据权利要求1所述的软体夹持器，其特征在于：
其中，所述夹爪组件还包括驱动电机、电动推杆以及安装块，
所述驱动电机安装在所述基板上，所述电动推杆的一端安装在所述驱动电机的输出轴上，另一端安装在所述安装块上，所述夹爪安装在所述安装块上，
所述基座具有与所述安装块一一对应的多个安装槽孔，多个所述安装槽孔以所述基板的中心为对称中心呈辐射状对称分布，
所述安装槽孔为矩形槽孔，所述安装槽孔内具有配合部，所述安装块与所述配合部配合，当所述驱动电机转动时，所述电动推杆驱动所述安装块沿所述安装槽孔的长度方向进行移动。
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