CN114833852B - 一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，包括夹紧块、机械爪框架、机械臂连接板、腕关节对中弹簧、柱塞、导向柱、导向柱复位波纹弹簧；夹紧块与被操作对象直接接触，由高压水驱动柱塞提供夹紧力；不提供高压水时，夹紧块在导向柱复位波纹弹簧作用下复位；机械爪框架与机械臂连接板之间有圆弧凸台，限制两者相对运动的同时使两者能够相对转动，可通过调节腕关节对中弹簧的刚度系数调节偏转误差补偿能力的大小；柱塞及导向柱能相对机械臂框架做一定的左右移动，能在一定程度上补偿机械爪与被操作对象的相对位置误差；机械臂连接板实现机械爪与机械臂的连接；本发明机械爪结构紧凑，功能完备，具有极佳的工程应用前景。

Description

一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪
技术领域
本发明属于液压工程领域，涉及液压机器人、液压机械臂等机械爪部位，尤其涉及一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪。
技术背景
液压机械臂广泛运用于各种工程领域，尤其适用于重载工况。机械爪作为机械臂的末端执行器，其抓取被操作对象的能力尤为重要。现有液压机械爪大多依靠液压缸驱动连杆机构实现机械爪开合自由度，结构复杂，成本较高，且机械爪往往不具备补偿末端偏转误差及位置误差的能力，接触力过大时易损坏机械爪结构，因而迫切需要研制一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪。该机械爪将柱塞内嵌到机械爪框架中，由高压水直接驱动柱塞运动，实现机械爪开合自由度，省去了连杆机构等传动机构；当抓取被操作对象时，保险销能与连接法兰产生一定的偏转，柱塞及导向柱能相对机械臂框架做一定的左右移动，能在一定程度上补偿机械爪与被操作对象的相对位置误差；同时机械臂框架与机械臂连接板之间能相对转动，能补偿末端偏转误差，具有结构紧凑，驱动方便，动作稳定的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，该液压机械爪包括夹紧块、机械爪框架、机械臂连接板、腕关节对中弹簧、柱塞、导向柱和导向柱复位波纹弹簧；
所述机械臂连接板与机械臂进行连接，所述机械爪框架安装在机械臂连接板上，所述机械爪框架背部沿每条边上均具有两个支板，所述机械臂连接板上具有和支板相对应的通孔，所述机械臂连接板每条边上的两个通孔之间具有支板，每条边上，所述机械爪框架的支板和机械臂连接板的支板之间安装有腕关节对中弹簧；
所述机械爪框架的左右两端内部上下对称安装导向柱，所述导向柱复位波纹弹簧安装在机械爪框架中且套在导向柱上，给导向柱提供一个复位的力；同一端的上下两个导向柱固定连接一个夹紧块，所述柱塞安装在机械爪框架中，和夹紧块相接触。
进一步地，机械爪框架与机械臂连接板之间通过连接法兰连接，且通过圆弧凸台进行配合，形成转动副。
进一步地，该液压机械爪还包括保险销及保险销复位波纹弹簧，所述保险销安装在连接法兰中，通过圆弧面配合；所述保险销复位波纹弹簧套在保险销上，始终给保险销提供一个复位的力。
进一步地，该液压机械爪还包括挡块；所述挡块安装在机械臂框架左右两侧，对导向柱进行限位，且内部具有油路，与柱塞相通。
进一步地，当机械爪框架与机械臂连接板之间发生转动时，腕关节对中弹簧压缩，产生复位力，能够使得机械爪框架与机械臂连接板复位对中。
进一步地，机械爪框架与机械臂连接板产生相对转动时，能够补偿腕关节偏转误差，通过调节腕关节对中弹簧的刚度系数调节偏转误差补偿能力的大小。
进一步地，当液压机械爪通过夹紧块夹住对象时，若液压机械爪的中心面与夹住对象的中心面不重合，通过导向柱复位波纹弹簧的复位力实现两个中心面对齐。
进一步地，所述导向柱与机械爪框架之间形成移动副，使两个夹紧块只能沿水平方向左右移动。
本发明的有益结果是：通过液压提供动力，实现机械爪闭合自由度，通过导向柱复位波纹弹簧作用，实现机械爪张开自由度。保险销能够前后小范围移动及偏转，由保险销复位波纹弹簧使其复位，防止接触力过大损坏机械结构；机械爪框架与机械臂连接板能在一定范围内做相对转动，能补偿腕关节偏转误差；柱塞及导向柱能相对机械臂框架做一定的左右移动，能在一定程度上补偿机械爪与被操作对象的相对位置误差；该机械爪由液压直接驱动，省去了中间的连杆机构等传动机构，同时具备一定的末端偏转误差及位置误差补偿能力，使该机械爪具有结构紧凑，驱动方便，动作稳定的优点，具有极佳的工程应用前景。
附图说明
图1是具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪整体轴侧图A；
图2是液压机械爪后方整体轴侧图B；
图3是液压机械爪侧面剖视图；
图4是液压机械爪侧面局部剖视图；
图5是液压机械爪正面剖视图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供的一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，如附图1-5所示，包括夹紧块1、保险销2、机械爪框架3、挡块4、连接法兰5、机械臂连接板6、腕关节对中弹簧7、保险销复位波纹弹簧8、柱塞9、导向柱10、导向柱复位波纹弹簧11；
如图2所示，机械臂连接板6负责与后端的机械臂进行连接；
如图3、图4所示，保险销2安装在连接法兰5中，通过圆弧面配合，保险销复位波纹弹簧8套在保险销2上，始终给保险销2提供一个复位的力。机械爪由机械臂带动与被操作对象进行位置对接，保险销2插入被操作对象相应的孔中，起保险作用。在此过程中，若保险销2受到碰撞，保险销2能在连接法兰5中产生一定程度的移动及偏转，防止接触力过大损坏机械结构，同时保险销2在保险销复位波纹弹簧8作用下能自动复位。
如图1、5所示，机械爪框架3两侧安装有挡块4，负责限制导向柱10的移动，同时挡块4内部有高压水的流道与柱塞9相通；机械爪框架3的左右两端内部上下对称安装导向柱10，形成移动副，同一端的上下两个导向柱10固定连接一个夹紧块1，使两个夹紧块1只能沿水平方向左右移动，导向柱复位波纹弹簧11安装在机械爪框架3中且套在导向柱10上，给导向柱10提供一个复位的力；四个柱塞9安装在机械爪框架3中，和夹紧块1相接触，柱塞9与机械爪框架3形成移动副，高压水从机械爪框架3后端进入，经过两侧挡块4中的内流道再到柱塞9处；
如图1、2、5所示，当柱塞9不受高压水作用时，导向柱复位波纹弹簧11推动导向柱10复位，带动夹紧块1复位，实现机械爪张开动作。当柱塞9受到高压水作用时，推动夹紧块1运动，两个夹紧块1在导向柱10导向下向内合拢，实现机械爪闭合动作，完成对被操作对象的夹持。在夹取过程中，柱塞9及导向柱10能相对机械臂框架3做一定范围的左右移动，并不严格要求被操作对象中心面与机械臂框架3中心面处于同一平面，能在一定程度上补偿机械爪与被操作对象的相对位置误差，夹持后通过导向柱复位波纹弹簧11的复位力实现两个中心面对齐。同时机械爪框架3与机械臂连接板6之间通过连接法兰5连接，且通过圆弧凸台进行配合，形成转动副。机械爪框架3背部沿每条边上均具有两个支板，机械臂连接板6上具有和支板相对应的通孔，机械臂连接板6每条边上的两个通孔之间具有支板，每条边上，机械爪框架3的支板和机械臂连接板6的支板之间安装有腕关节对中弹簧7，限制机械爪框架3与机械臂连接板6相对运动的同时使两者能够相对转动，在夹持过程中受到偏转力作用时，两者产生相对转动，补偿腕关节偏转误差，此时腕关节对中弹簧压缩，产生复位力，能够使得机械爪框架与机械臂连接板复位对中。可通过调节腕关节对中弹簧7的刚度系数调节偏转误差补偿能力的大小。
最后需要注意的是，上述说明只是本发明的一种具体应用实例，可以根据需要，设计多种机械爪直接驱动和末端偏转误差及位置误差补偿的形式，显然与本发明基本原理相同的其他应用实例也应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，其特征在于，该液压机械爪包括夹紧块、机械爪框架、机械臂连接板、腕关节对中弹簧、柱塞、导向柱和导向柱复位波纹弹簧；
所述机械臂连接板与机械臂进行连接，机械爪框架与机械臂连接板之间通过连接法兰连接，且通过圆弧凸台进行配合，形成转动副，所述机械爪框架背部沿每条边上均具有两个支板，所述机械臂连接板上具有和支板相对应的通孔，所述机械臂连接板每条边上的两个通孔之间具有支板，每条边上，所述机械爪框架的支板和机械臂连接板的支板之间安装有腕关节对中弹簧；当机械爪框架与机械臂连接板之间发生转动时，对腕关节对中弹簧压缩，产生复位力，能够使得机械爪框架与机械臂连接板复位对中；
所述机械爪框架的左右两端内部上下对称安装导向柱，所述导向柱复位波纹弹簧安装在机械爪框架中且套在导向柱上，给导向柱提供一个复位的力；同一端的上下两个导向柱固定连接一个夹紧块，所述柱塞安装在机械爪框架中，和夹紧块相接触；所述导向柱与机械爪框架之间形成移动副，使两个夹紧块只能沿水平方向左右移动；
液压机械爪包括挡块；所述挡块安装在机械臂框架左右两侧，对导向柱进行限位，且内部具有油路，与柱塞相通。
2.根据权利要求1所述的一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，其特征在于，该液压机械爪还包括保险销及保险销复位波纹弹簧，所述保险销安装在连接法兰中，通过圆弧面配合；所述保险销复位波纹弹簧套在保险销上，始终给保险销提供一个复位的力。
3.根据权利要求1所述的一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，其特征在于，机械爪框架与机械臂连接板产生相对转动时，能够补偿腕关节偏转误差，通过调节腕关节对中弹簧的刚度系数调节偏转误差补偿能力的大小。
4.根据权利要求1所述的一种具备末端偏转误差及位置误差补偿能力的液压机械爪，其特征在于，当液压机械爪通过夹紧块夹住对象时，若液压机械爪的中心面与夹住对象的中心面不重合，通过导向柱复位波纹弹簧的复位力实现两个中心面对齐。
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基于扰动基座条件下水下机械手末端位姿控制研究;宋琦;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;全文 *

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