CN113843734B - 一种用于采样管转移的柔性抓取机械手 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其包括抓取座；抓取头，其为柱状体，固接在所述抓取座上且用于伸入至采样管内；多个抓取气囊，设置在所述抓取头长度方向的周向，所述抓取气囊连接有与外部气源连通的第一气囊管；调整装置；设置在所述抓取头上且用于驱使采样管朝靠近所述抓取座方向移动以使采样管抵紧在所述抓取座上；所述抓取座外轮廓大于所述抓取头的外轮廓。本申请具有能通过调整装置驱使采样管始终抵紧在抓取座上，有效避免采样管在转移过程中的滑脱现象，并且多个采样管在同批次转移时均能保持高度位置和竖直度的一致性，能更加便捷地整齐插入管架中，有利于采样管的精准批量化转移。

Description

一种用于采样管转移的柔性抓取机械手

技术领域

本申请涉及管状物抓取机构的领域，尤其是涉及一种用于采样管转移的柔性抓取机械手。

背景技术

采样管包括管体和盖体，管体和盖体通过螺纹连接的方式进行连接，目前在采样管的生产过程中，需要对采样管管体进行多次转移，并且转移后通常需要将采样管精准地插入管架中，以利于后续的旋盖或者加压检测。

相关技术中申请号为CN202110583007.0的中国专利，提出了一种可调式柔性抓取机械手，机械手主要是由步进电机、柔性夹爪、固定板等构成，通过对物体的检测，两个旋转柔性夹爪通过步进电机自动调整旋转角度，从而通过不同的工作模式抓取不同形状的物体；柔性夹爪利用扩充式气囊实现仿形性柔性夹取；机械手通过神经网络建立了反馈调节的方法；因此提供了一种可调式柔性抓取机械手，该机械手具有很强的仿形性，可以根据使用要求增加为三个旋转柔性夹爪活动，模块化程度高拆装方便，对自动化组装设备技术的发展具有重要意义。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：由于在旋盖和加压检测过程中，通常是进行批量式作业，而上述柔性机械手组合成多个以对多个采样管进行抓取和转移时，当遇用于供给气囊的气源气压不稳定时，柔性机械手较难维持对采样管的稳定抓取，使得在转移过程中可能有采样管发生下落、移位甚至歪斜的现象，从而多个采样管最终转移至下一工序的管架中时难以完全对准，影响转移成功率，也不利于后续作业的高效进行。

发明内容

为了改善对采样管进行批量抓取转移时遇气源气压不稳容易导致采样管脱位而影响采样管转移成功率的问题，本申请提供一种用于采样管转移的柔性抓取机械手。

本申请提供的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手采用如下的技术方案：

一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，包括抓取座；

抓取头，其为柱状体，固接在所述抓取座上且用于伸入至采样管内；

多个抓取气囊，设置在所述抓取头长度方向的周向，所述抓取气囊连接有与外部气源连通的第一气囊管；

调整装置；设置在所述抓取头上且用于驱使采样管朝靠近所述抓取座方向移动以使采样管抵紧在所述抓取座上；

所述抓取座外轮廓大于所述抓取头的外轮廓。

通过采用上述技术方案，在对采样管进行抓取时，驱使抓取头插入至采样管内，外部气源通过第一气囊管供气至抓取气囊中以使抓取气囊膨胀并抵紧在采样管内壁上，从而实现对采样管的抓取；在此过程中，调整装置始终驱使采样管抵紧在抓取座上，可有效避免采样管在转移过程中的滑脱现象，实现对采样管的双重抓取效果，尽可能确保了本申请对采样管的转移成功率；且由于采样管在转移过程中始终抵紧在抓取座上，使得多个采样管在同批次转移时均能保持高度位置和竖直度的一致性，能更加便捷地整齐插入管架中，而且抓取头需伸入至采样管内，占据空间更小，更有利于采样管的批量化转移。

可选的，所述调整装置包括抵紧机构和用于驱使所述抵紧机构朝靠近所述抓取座的方向移动的驱动机构。

通过采用上述技术方案，抓取头伸入至采样管中后，抵紧机构抵紧采样管内壁，驱动机构再驱动抵紧机构带动采样管朝靠近抓取座的方向移动，可将被抓取的采样管稳固抵紧在抓取座上，从而尽可能确保了对采样管的稳定转移效果。

可选的，所述抵紧机构包括抵紧气囊，所述抵紧气囊连接有与外部气源连通的第二气囊管，所述抵紧气囊设在所述抓取头周侧。

通过采用上述技术方案，需要对抓取中的气囊进行抵紧时，通过第二气囊管向抵紧气囊充气，抵紧气囊充气膨胀，可实现对采样管内壁的抵紧，从而驱动机构在驱动抵紧机构朝抓取座靠近时，能抵紧气囊能有效带动采样管的运动。

可选的，所述抓取头包括多个抓取节，所述抵紧气囊设置有至少一个且位于相邻两个所述抓取节之间，相邻两个所述抓取节通过所述抵紧气囊连接；

相邻两个所述抓取节之间设置有用于限制二者间隙及用于防止二者发生歪斜的限定组件；所述驱动机构包括连接在所述抵紧气囊上或远离所述抓取座的所述抓取节上的连接件以及用于驱使所述连接件靠近或远离所述抓取座的驱动组件。

通过采用上述技术方案，多个抓取节之间通过抵紧气囊进行连接使得多个抓取节之间的间隙可调，同时相邻两抓取节之间通过限定组件进行限定，能确保多个抓取节之间能始终保持统一角度插入至采样管中，以免个别抓取节发生歪斜影响抓取头正常插入采样管；从而当抵紧气囊对采样管内壁抵紧后，驱动组件驱动连接件朝靠近抓取座的方向靠近，可使该连接件靠近抓取座一侧的多个抓取节朝靠近抓取座的方向靠近，进而该多个抓取节之间的抵紧气囊带动抵紧在其外壁上的采样管朝靠近抓取座的方向靠近，实现了调整装置对采样管的稳定调整效果。

可选的，所述限定组件包括固接在其中一个所述抓取节上的限定杆以及固接在相邻另一个所述抓取节上的限定环，所述限定杆穿设在所述限定环内，且所述限定杆自由端固接有外径大于所述限定环内径的限定块。

通过采用上述技术方案，限定杆在相邻的抓取节上的限定环上滑动，能有效避免相邻两个抓取节发生偏转，确保抓取头伸入至采样管内的角度一致，同时限定块的设置可对相邻两抓取节之间的间隙进行控制，以免抵紧气囊充气后沿其轴向膨胀无法确保对采样管的抵紧效果。

可选的，所述驱动组件包括滑动穿设在所述抓取座上的调节杆和用于驱动所述调节杆沿其轴向移动的直线驱动件，所述调节杆与所述连接件之间铰接有连杆。

通过采用上述技术方案，直线驱动件驱使调节杆在抓取座上滑动时，可通过与之铰接的连杆拉动连接件及其上的抓取节朝抓取座靠近，能实现调整装置对采样管的稳定调节效果。

可选的，所述第一气囊管上设置有第一压力调节阀，所述第二气囊管上设置有第二压力调节阀。

通过采用上述技术方案，第一压力调节阀和第二压力调节阀可分别对充入抓取气囊中的气体压力和充入抵紧气囊中的气体压力进行控制，同时也能作用于抓取气囊和抵紧气囊的充气膨胀和放气萎缩作业，以控制抓取采样管和调整采样管的动作顺序。

可选的，所述抓取气囊外壁上设置有第一压力传感器，所述抵紧气囊外壁上设置有第二压力传感器；

所述第一压力传感器电连接有第一控制器，所述第一控制器与所述第一压力调节阀电连接；所述第二压力传感器电连接有第二控制器，所述第二控制器与所述第二压力调节阀电连接。

通过采用上述技术方案，第一压力传感器对抓取气囊抵紧在采样管上时的抵紧压力进行检测，当抵紧压力达设定值后即通过第一控制器控制第一压力调节阀关闭，以防抓取气囊过度膨胀造成采样管形变甚至撑破，确保了本申请对采样管的无损转移；第二压力传感器对抵紧气囊抵紧在采样管上时的抵紧压力进行检测，当抵紧压力达设定值后即通过第二控制器控制第二压力调节阀关闭，以确保抵紧气囊能充分抵紧采样管以带动采样管在被抓取气囊抵紧的前提下跟随移动，同时还能防止抓取气囊过度膨胀造成采样管形变甚至撑破，确保了本申请对采样管的无损调整。

可选的，所述抓取座靠近所述抓取头的一侧设置有第三压力传感器，所述第三压力传感器电连接有第三控制器，所述第三控制器与所述第二压力调节阀和所述直线驱动件均电连接。

通过采用上述技术方案，抓取气囊对采样管进行抓取后，若第三压力传感器未检测到来自采样管端部的压力，表明此时采样管并未与抓取座抵紧，存在转移过程中采样管滑脱的风险；此时通过第三控制器依次控制第二压力调节阀开启并向抵紧气囊中充气，使得抵紧气囊抵紧采样管，以及控制直线驱动件带动抵紧气囊朝靠近抓取座的方向移动，以使采样管能稳定抵紧在抓取座上。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.抓取头伸入采样管内后，抓取气囊膨胀并抵紧在采样管内壁上，可实现对采样管的抓取；在此过程中，调整装置始终驱使采样管抵紧在抓取座上，可有效避免采样管在转移过程中的滑脱现象，实现对采样管的双重抓取效果，尽可能确保了本申请对采样管的转移成功率；2.当抵紧气囊对采样管内壁抵紧后，驱动组件驱动连接件朝靠近抓取座的方向靠近，可使该连接件靠近抓取座一侧的多个抓取节朝靠近抓取座的方向靠近，进而该多个抓取节之间的抵紧气囊带动抵紧在其外壁上的采样管朝靠近抓取座的方向靠近，实现了调整装置对采样管的稳定调整效果；

3.抓取气囊对采样管进行抓取后，若第三压力传感器未检测到来自采样管端部的压力，表明此时采样管并未与抓取座抵紧，此时通过第三控制器依次控制第二压力调节阀开启并向抵紧气囊中充气，使得抵紧气囊抵紧采样管，以及控制直线驱动件带动抵紧气囊朝靠近抓取座的方向移动，以使采样管能稳定抵紧在抓取座上，有效避免采样管转移过程中的滑脱现象。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图。

图2是沿图1中A-A线的剖视结构示意图。

图3是图2中B部分的局部放大示意图。

附图标记：1、抓取座；2、抓取头；21、抓取节；22、限定杆；23、限定环；24、限定块；3、抓取气囊；31、第一气囊管；32、第一压力调节阀；33、第一压力传感器；4、抵紧气囊；41、第二气囊管；42、第二压力调节阀；43、第二压力传感器；51、连接件；52、调节杆；53、直线驱动件；54、连杆；55、第三压力传感器。

具体实施方式

以下结合附图1-3对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于采样管转移的柔性抓取机械手。参照图1和图2，用于采样管转移的柔性抓取机械手包括抓取座1，抓取座1上固接有用于伸入至采样管内的抓取头2，抓取头2柱状体，最优的应为圆柱体。抓取头2长度方向的周向设置有多个抓取气囊3，抓取气囊3连接有与外部气源连通的第一气囊管31，第一气囊管31上还设置有第一压力调节阀32，本申请实施例中第一压力调节阀32设置为电磁阀；抓取气囊3可以呈环状固接在抓取头2弧面外壁上，也可以呈阵列式均布在抓取头2弧面外周侧上，均能实现抓取气囊3膨胀后对采样管的稳定抵接效果。

从而在对采样管进行抓取时，驱使抓取头2插入至采样管内，第一压力调节阀32开启，外部气源通过第一气囊管31供气至抓取气囊3中以使抓取气囊3膨胀并抵紧在采样管内壁上，从而实现对采样管的稳定抓取。

并且在其他可行的实施例中，多个抓取头2共用一个抓取座1，而抓取头2需伸入至采样管内对采样管进行抓取，因此本申请的占据空间更小，更有利于采样管的批量化转移。

为避免采样管在转移过程中自抓取头2上滑脱，抓取头2上还设置有用于驱使采样管朝靠近抓取座1方向移动以使采样管抵紧在抓取座1上的调整装置，且抓取座1外轮廓大于抓取头2的外轮廓，调整装置包括抵紧机构和用于驱使所述抵紧机构朝靠近所述抓取座1的方向移动的驱动机构。

具体的，参照图1和图2，抵紧机构包括抵紧气囊4，抵紧气囊4连接有与外部气源连通的第二气囊管41，第二气囊管41上设置有第二压力调节阀42，本申请实施例中第二压力调节阀42设置为电磁阀；抓取头2包括多个抓取节21，抵紧气囊4设置有至少一个且位于相邻两个抓取节21之间，抵紧气囊4设置为环状且相邻两个抓取节21通过抵紧气囊4连接。

从而，抓取头2伸入至采样管中并通过抓取气囊3膨胀以对采样管进行抓取，再开启第二压力调节阀42通过第二气囊管41向抵紧气囊4充气，抵紧气囊4充气膨胀，可实现对采样管内壁的抵紧，从而驱动机构在驱动抵紧机构朝抓取座1靠近时，能抵紧气囊4能有效带动采样管的运动，以使采样管在转移过程中能始终抵紧在抓取座1上，可有效避免采样管在转移过程中的滑脱现象，实现对采样管的双重抓取效果，尽可能确保了本申请对采样管的转移成功率。

相邻两个抓取节21之间设置有用于限制二者间隙及用于防止二者发生歪斜的限定组件；具体的，参照图2和图3，限定组件包括固接在其中一个抓取节21上的限定杆22以及固接在相邻另一个抓取节21上的限定环23，限定杆22穿设在限定环23内，且限定杆22自由端固接有外径大于限定环23内径的限定块24。为便于对多个抓取节21与限定组件的结构展示，本申请实施例中将抓取节21设置为三个，则抵紧气囊4对应设置有两个，而为确保限定组件的限定效果，同一相邻抓取节21上的限定杆22和限定环23设置有三组，并且相邻两个抵紧气囊4邻近的限定杆22可以同轴设置、也可以错位设置、还可以同轴固接。

从而，限定杆22在相邻的抓取节21上的限定环23上滑动，能有效避免相邻两个抓取节21发生偏转，确保抓取头2伸入至采样管内的角度一致，同时限定块24的设置可对相邻两抓取节21之间的间隙进行控制，以免抵紧气囊4充气后沿其轴向膨胀无法确保对采样管的抵紧效果。

具体实施时，参照图2和图3，驱动机构包括连接在抵紧气囊4远离抓取座1一侧的抓取节21上的连接件51以及用于驱使连接件51靠近或远离抓取座1的驱动组件，在本请实施例中，连接件51固接在邻近抵紧气囊4的限定环23上；驱动组件包括滑动穿设在抓取座1上的调节杆52和用于驱动调节杆52沿其轴向移动的直线驱动件53，直线驱动件53可以为气缸、液压缸护电动推杆，只需将直线驱动件53的缸体固接在抓取座1背面，令其活塞杆贯穿抓取座1并与调节杆52同轴固接即可，且调节杆52与连接件51之间铰接有连杆54。

从而当抵紧气囊4对采样管内壁抵紧后，直线驱动件53驱使调节杆52在抓取座1上滑动，可通过与之铰接的连杆54拉动连接件51及其上的抓取节21朝抓取座1靠近，可使该连接件51靠近抓取座1一侧的多个抓取节21朝靠近抓取座1的方向靠近，进而该多个抓取节21之间的抵紧气囊4带动抵紧在其外壁上的采样管朝靠近抓取座1的方向靠近，实现了调整装置对采样管的稳定调整效果。

而为防止抓取气囊3和抵紧气囊4在充气膨胀后对采样管造成过度挤压，参照图1和图2，抓取气囊3外壁上设置有第一压力传感器33，抵紧气囊4外壁上设置有第二压力传感器43；第一压力传感器33电连接有第一控制器，第一控制器与第一压力调节阀32电连接；第二压力传感器43电连接有第二控制器，第二控制器与第二压力调节阀42电连接。

从而第一压力传感器33对抓取气囊3抵紧在采样管上时的抵紧压力进行检测，当抵紧压力达设定值后即通过第一控制器控制第一压力调节阀32关闭，以防抓取气囊3过度膨胀造成采样管形变甚至撑破，确保了本申请对采样管的无损转移；第二压力传感器43对抵紧气囊4抵紧在采样管上时的抵紧压力进行检测，当抵紧压力达设定值后即通过第二控制器控制第二压力调节阀42关闭，以确保抵紧气囊4能充分抵紧采样管以带动采样管在被抓取气囊3抵紧的前提下跟随移动，同时还能防止抓取气囊3过度膨胀造成采样管形变甚至撑破，确保了本申请对采样管的无损调整。

而为实现调整装置对采样管的自动调整，参照图1和图2，抓取座1靠近抓取头2的一侧设置有第三压力传感器55，第三压力传感器55可以呈环状布设在抓取头2外周侧，第三压力传感器55电连接有第三控制器，第三控制器与第二压力调节阀42和直线驱动件53均电连接。

从而抓取气囊3对采样管进行抓取后，若第三压力传感器55未检测到来自采样管端部的压力，表明此时采样管并未与抓取座1抵紧，存在转移过程中采样管滑脱的风险；此时通过第三控制器依次控制第二压力调节阀42开启并向抵紧气囊4中充气，使得抵紧气囊4抵紧采样管，以及控制直线驱动件53带动抵紧气囊4朝靠近抓取座1的方向移动，以使采样管能稳定抵紧在抓取座1上，确保了本申请对采样管的稳定高效转移效果。

本申请实施例一种用于采样管转移的柔性抓取机械手的实施原理为：在对采样管进行抓取时，驱使抓取头2插入至采样管内，抓取气囊3充气膨胀并抵紧在采样管内壁上，可实现对采样管的抓取；在此过程中，第三压力传感器55检测采样管未抵紧在抓取座1上，控制第二压力调节阀42开启、直线驱动件53工作，可使抵紧气囊4充气膨胀对采样管内壁进行抵紧，再拉动被抵紧的采样管朝抓取座1靠近并抵紧在抓取座1上，可有效避免采样管在转移过程中的滑脱现象，实现对采样管的双重抓取效果，尽可能确保了本申请对采样管的转移成功率；且由于采样管在转移过程中始终抵紧在抓取座1上，使得多个采样管在同批次转移时均能保持高度位置和竖直度的一致性，能更加便捷地整齐插入管架中，而且抓取头2需伸入至采样管内，占据空间更小，更有利于采样管的批量化转移。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：包括

抓取座(1)；

抓取头(2)，其为柱状体，固接在所述抓取座(1)上且用于伸入至采样管内；

多个抓取气囊(3)，设置在所述抓取头(2)长度方向的周向，所述抓取气囊(3)连接有与外部气源连通的第一气囊管(31)；

调整装置；设置在所述抓取头(2)上且用于驱使采样管朝靠近所述抓取座(1)方向移动以使采样管抵紧在所述抓取座(1)上；

所述抓取座(1)外轮廓大于所述抓取头(2)的外轮廓；

所述调整装置包括抵紧机构和用于驱使所述抵紧机构朝靠近所述抓取座(1)的方向移动的驱动机构；

所述抵紧机构包括抵紧气囊(4)，所述抵紧气囊(4)连接有与外部气源连通的第二气囊管(41)，所述抵紧气囊(4)设在所述抓取头(2)周侧；

所述抓取头(2)包括多个抓取节(21)，所述抵紧气囊(4)设置有至少一个且位于相邻两个所述抓取节(21)之间，相邻两个所述抓取节(21)通过所述抵紧气囊(4)连接；

相邻两个所述抓取节(21)之间设置有用于限制二者间隙及用于防止二者发生歪斜的限定组件；

所述驱动机构包括连接在所述抵紧气囊(4)远离所述抓取座(1)一侧的所述抓取节(21)上的连接件(51)以及用于驱使所述连接件(51)靠近或远离所述抓取座(1)的驱动组件。

2.根据权利要求1所述的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：所述限定组件包括固接在其中一个所述抓取节(21)上的限定杆(22)以及固接在相邻另一个所述抓取节(21)上的限定环(23)，所述限定杆(22)穿设在所述限定环(23)内，且所述限定杆(22)自由端固接有外径大于所述限定环(23)内径的限定块(24)。

3.根据权利要求1所述的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：所述驱动组件包括滑动穿设在所述抓取座(1)上的调节杆(52)和用于驱动所述调节杆(52)沿其轴向移动的直线驱动件(53)，所述调节杆(52)与所述连接件(51)之间铰接有连杆(54)。

4.根据权利要求3所述的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：所述第一气囊管(31)上设置有第一压力调节阀(32)，所述第二气囊管(41)上设置有第二压力调节阀(42)。

5.根据权利要求4所述的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：所述抓取气囊(3)外壁上设置有第一压力传感器(33)，所述抵紧气囊(4)外壁上设置有第二压力传感器(43)；

所述第一压力传感器(33)电连接有第一控制器，所述第一控制器与所述第一压力调节阀(32)电连接；

所述第二压力传感器(43)电连接有第二控制器，所述第二控制器与所述第二压力调节阀(42)电连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于采样管转移的柔性抓取机械手，其特征在于：所述抓取座(1)靠近所述抓取头(2)的一侧设置有第三压力传感器(55)，所述第三压力传感器(55)电连接有第三控制器，所述第三控制器与所述第二压力调节阀(42)和所述直线驱动件(53)均电连接。

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