CN113023339B - 一种搬运钢材样品的柔性夹持器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搬运钢材样品的柔性夹持器，属于钢材样品搬运技术领域。包括悬架，所述悬架设于机械手上，所述悬架端部周向设有多组柔性手指单元，多组变形的所述柔性手指单元对样品实现包裹式夹持，所述机械手驱动悬架位移；任一所述柔性手指单元包括若干依次叠设的单元体，任一所述柔性手指单元通过一个或多个所述单元体的变形而适应性的接触样品表面。本申请不仅操作便捷，便于夹取、搬运钢材样品；而且由于柔性手指单元为柔性结构件，避免了夹取时划伤钢材样品表面。

Description

一种搬运钢材样品的柔性夹持器
技术领域
本发明涉及一种搬运钢材样品的柔性夹持器，属于钢材样品搬运技术领域。
背景技术
在钢铁企业中，作业人员时常需要对产品进行取样分析，而在这个过程中则必然存在样品的搬运问题。传统的样品搬运方法往往是人工搬运或采用刚性机械手搬运，前者费时费力且存在一定的安全隐患，而后者在搬运过程中，刚性机械手夹取力过大时对钢材样品表面具有划痕，进而破坏钢材样品。尤其是针对精密钢材样品，需要一种夹持器对其进行搬运。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种搬运钢材样品的柔性夹持器，操作便捷，省时省力，在搬运过程中避免钢材样品表面具有划痕，防止样品受到损伤。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种搬运钢材样品的柔性夹持器，包括悬架，所述悬架设于机械手上，所述悬架端部周向设有多组柔性手指单元，多组变形的所述柔性手指单元对样品实现包裹式夹持，所述机械手驱动悬架位移；
任一所述柔性手指单元包括若干依次叠设的单元体，任一所述柔性手指单元通过一个或多个所述单元体的变形而适应性的接触样品表面。
所述单元体分别包括外壳体，所述外壳体内腔设有流体，所述外壳体上表面嵌设多个上电容板，所述外壳体下表面嵌设多个下电容板，所述下电容板与上电容板一一相对应，且所述上电容板和对应的下电容板形成电容板单元；所述悬架上设置供电器，所述供电器分别对所述电容板单元进行单独供电，通电后的所述上电容板和下电容板的电荷极性相异，使得上电容板和下电容板相互靠近，进而挤压流体，使得外壳体发生局部形变以实现柔性手指单元的变形。
所述上电容板和下电容板分别按矩阵式排列。
所述外壳体为柔性膜制成件。
与现有技术相比，本发明的优点在于：一种搬运钢材样品的柔性夹持器，本申请中柔性手指单元由若干单元体组成，每个单元体的外壳体均为柔性膜制成件，且外壳体内充满流体，并在外壳体上表面嵌设上电容板、外壳体下表面内嵌设上电容板，上下对应的上电容板和下电容板为电容板单元，并对每个电容板单元单独进行供电，电容板单元通电后，使得上电容板和下电容板分别带正电荷和负电荷，异性电荷相互吸引，使得上电容板和下电容板相互靠近，进而挤压流体，使得单元体发生形变，即能宏观改变单元体的倾斜方向，控制电容板单元供电电压时，还能改变单元体倾斜的角度。当不同倾斜状态的单元体在空间上有序组合时，可以使得柔性手指单元呈现不同的弯曲状态或扭转状态，使得柔性手指单元贴合钢材样品的表面。5组柔性手指单元配合协作时，完成了对钢材样品的夹持动作。此时，机械手驱动悬臂运动，带动5组柔性手指单元同步运动，实现夹持的钢材样品发生位移，完成钢材样品的搬运。本申请不仅操作便捷，便于夹取、搬运钢材样品；而且由于柔性手指单元为柔性结构件，避免了夹取时划伤钢材样品表面。
附图说明
图1为本发明实施例一种搬运钢材样品的柔性夹持器的示意图；
图2为图1中柔性手指单元的示意图；
图3为图2中单元体的局部分解图；
图4为图2中的剖视图；
图5为图4中M的局部放大图；
图6为图2中电容板矩阵排列示意图；
图7为电容板带电原理图；
图8为单元体驱动原理图(电容板未通电状态)；
图9为单元体驱动原理图(部分电容板通电状态)；
图10为单元体左倾状态示意图；
图11为单元体右倾状态示意图；
图12为单元体后倾状态示意图；
图13为单元体前倾状态示意图；
图14为柔性手指单元中任一单元体均左倾状态的弯曲示意图；
图15为柔性手指单元中下部单元体左倾、上部单元体右倾状态的弯曲示意图；
图16为柔性手指单元逆时针扭转示意图；
图17为图16的俯视图；
图18为柔性手指单元顺时针扭转示意图；
图19为图18的俯视图；
图20为柔性手指单元弯曲扭转融合示意图；
图21为柔性手指单元夹取球状钢材样品的示意图；
图22为柔性手指单元夹取圆柱形钢材样品的示意图；
图23为柔性手指单元夹取长方体钢材样品的示意图；
图中1供电器、2悬架、3柔性手指单元、3.1外壳体上表面、3.2上电容板、3.3外壳体下表面、3.4下电容板、3.5流体。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1、2所示，本实施例中的一种搬运钢材样品的柔性夹持器，包括悬架2，悬架2设于机械手上，悬架2端部周向设有5组柔性手指单元3，悬架2顶部设置供电器1。每组柔性手指单元3分别包括若干单元体，若干单元体之间依次叠合布置，相邻单元体之间粘合连接。5组变形的柔性手指单元3分别贴合于钢材样品各个面后夹持钢材样品，机械手驱动悬架2运动，进而实现钢材样品的搬运。
如图3、4、5、6所示，单元体包括柔性膜材质的外壳体，外壳体内腔包裹着流体3.5，外壳体上表面3.1嵌设多个上电容板3.2，外壳体下表面3.3嵌设多个下电容板3.4，上电容板3.2和下电容板3.4分别按矩阵式排列，且下电容板3.2与上电容板3.4一一对应，上电容板3.2和对应的下电容板3.4构成电容板单元。每个电容板单元分别通过供电器1对其进行单独供电，不仅能够控制每个电容板单元得失电，还能控制每个电容板单元的电压。如图7所示，通电后的电容板单元之间分别聚集正电荷和负电荷，由于异性电荷相互吸引这个原理，因此，上电容板3.2和对应的下电容板.4之间会产生相互的吸力，使两者相互靠近。当每个单元体上表面内嵌入3*3个上电容板3.2，每个单元体下表面内对应嵌入3*3个下电容板3.4，这样共组成9组电容板单元。如图8所示，当电容板单元均不通电时，单元体呈现初始状态，即单元体为扁平状。如图9所示，当部分电容板单元通电时，通电的电容板单元在电荷引力的作用下会相互靠近，从而挤压流体；未通电的电容板单元则无电荷引力作用，但会被周围涌入的流体而涨开，单元体则会呈现阶梯倾斜状态，类似于楔形。通过改变电容板单元的电压，即能改变单元体倾斜的角度。通过改变电容板单元的得失电，即能宏观改变单元体的倾斜方向。如图10、11、12、13所示，初始状态的单元体变形为左倾的单元体、右倾的单元体、后倾的单元体和前倾的单元体。如图14、15所示，当同一种倾斜状态的单元体在空间上有序组合时，可以使得柔性手指单元呈现弯曲状态，使得柔性手指单元的弯曲角度与刚才样品的表面相匹配，进而柔性手指单元贴合钢材样品的表面。5组柔性手指单元配合协作时，完成对样品包裹式夹持。
如图16、17、18、19所示，空间上从上而下依次布置后倾的单元体、右倾的单元体、前倾的单元体和左倾的单元体，形成一个整体，多个整体叠合布置，俯视时可以观察到：最高单元体与最低单元体的同一边界线会呈现出夹角α，以最上面的单元体为基准，从上而下观察，即多个整体之间顺时针转动；若空间上从上而下依次布置后倾的单元体、左倾的单元体、前倾的单元体和右倾的单元体，形成一个整体后，多个整体叠合布置，最高单元体与最低单元体的同一边界线会出现夹角β，以最上面的单元体为基准，俯视看时多个整体之间逆时针转动。夹角α或夹角β的出现，表明柔性手指单元可以在空间实现扭转，这种扭转的优势在于：增加了柔性手指单元与样品的接触面积，使得柔性手指单元夹取样品更加稳固可靠。
如图20所示，通过改变每个单元体中每个电容板单元的电压时，实现柔性手指单元作弯曲和扭转的融合动作，柔性手指单元弯曲扭转时，柔性手指单元能够夹取不同外形的样品，提高了柔性手指单元的使用范围。如图21-23所示，柔性手指单元均靠近钢材样品时，初始状态下，所有电容板单元均不通电；当钢材样品进入夹持范围后，根据钢材样品的形状，有序给各组电容板单元按照规律施加电压，促使柔性手指单元弯曲和扭转，完成对钢材样品包裹式的夹取。柔性手指单元能够夹持球形钢材样品、圆柱形钢材样品和长方形钢材样品。
本申请中柔性手指单元由若干单元体组成，每个单元体的外壳体均为柔性膜制成件，且外壳体内充满流体，并在外壳体上表面嵌设上电容板、外壳体下表面内嵌设上电容板，上下对应的上电容板和下电容板为电容板单元，并对每个电容板单元单独进行供电，电容板单元通电后，使得上电容板和下电容板分别带正电荷和负电荷，异性电荷相互吸引，使得上电容板和下电容板相互靠近，进而挤压流体，使得单元体发生形变，即能宏观改变单元体的倾斜方向，控制电容板单元供电电压时，还能改变单元体倾斜的角度。当不同倾斜状态的单元体在空间上有序组合时，可以使得柔性手指单元呈现不同的弯曲状态或扭转状态，使得柔性手指单元贴合钢材样品的表面。5组柔性手指单元配合协作时，完成了对钢材样品的夹持动作。此时，机械手驱动悬臂运动，带动5组柔性手指单元同步运动，实现夹持的钢材样品发生位移，完成钢材样品的搬运。本申请不仅操作便捷，便于夹取、搬运钢材样品；而且由于柔性手指单元为柔性结构件，避免了夹取时划伤钢材样品表面。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种搬运钢材样品的柔性夹持器，其特征在于：包括悬架，所述悬架设于机械手上，所述悬架端部周向设有多组柔性手指单元，多组变形的所述柔性手指单元对样品实现包裹式夹持，所述机械手驱动悬架位移；
任一所述柔性手指单元包括若干依次叠设的单元体，任一所述柔性手指单元通过一个或多个所述单元体的变形而适应性的接触样品表面；
空间上从上而下依次布置后倾的单元体、右倾的单元体、前倾的单元体和左倾的单元体，形成一个整体，多个所述整体叠合布置，俯视时：顶端的单元体与底端的单元体的同一边界线会呈现出夹角α，使得多个所示整体之间顺时针转动；
或空间上从上而下依次布置后倾的单元体、左倾的单元体、前倾的单元体和右倾的单元体，形成一个整体，多个所述整体叠合布置，顶端的单元体与底端的单元体的同一边界线会出现夹角β，使得多个所述整体之间逆时针转动；
所述单元体分别包括外壳体，所述外壳体内腔设有流体，所述外壳体上表面嵌设多个上电容板，所述外壳体下表面嵌设多个下电容板，所述下电容板与上电容板一一相对应，且所述上电容板和对应的下电容板形成电容板单元；所述悬架上设置供电器，所述供电器分别对所述电容板单元进行单独供电，通电后的所述上电容板和下电容板的电荷极性相异，使得上电容板和下电容板相互靠近，进而挤压流体，使得外壳体发生局部形变以实现柔性手指单元的变形；
所述上电容板和下电容板分别按矩阵式排列。
2.根据权利要求1所述的一种搬运钢材样品的柔性夹持器，其特征在于：所述外壳体为柔性膜制成件。
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