CN117260794B - 柔性夹爪及夹持机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种柔性夹爪及夹持机构，其中，柔性夹爪包括支撑座、多个柔性夹持臂和多个形变部；每个形变部能够沿轴向发生预设程度的形变，以使相应柔性夹持臂的底端发生偏移。每个沿轴向发生预设程度的形变的形变部仅对相应的柔性夹持臂施加水平方向的作用力，而不产生竖直方向上的作用力，使得物料在被柔性夹爪释放时，被放置的位置更为精准。同时，由于多个柔性夹持臂与多个形变部一一对应，使得每个柔性夹持臂被独立控制。多个柔性夹持臂可同时发生动作联动，也可以仅单个柔性夹持臂发生动作，使得柔性夹爪能够完成更多复杂灵活的动作，更像复杂灵活的手指，仿生程度更高。

Description

柔性夹爪及夹持机构

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体地，涉及一种柔性夹爪及夹持机构。

背景技术

近年来，柔性夹爪得到大力发展，在工业生产中应用越来越广泛。柔性夹爪相对于刚性夹爪而言，重量更轻，更易于控制位置，不易损伤待夹持的易破碎或易破损的工件。柔性夹爪一般整体由硅胶制作，内部为流体暂存腔。向柔性夹爪内输入流体或从柔性夹爪中抽出流体，可使柔性夹爪的夹持臂发生弯折，以取放被夹持物。由于需要在柔性夹爪内制作流体储存腔，使得柔性夹爪的制作工艺较为复杂，制作成本较高。且随着柔性夹爪使用频次的增加，流体储存腔周边会产生裂纹，该裂纹会影响柔性夹爪的气密性，严重时造成柔性夹爪无法使用，致使生产成本提高。

渐渐地，开始使用实体柔性夹爪，以期简化制造工艺，降低制造成本。不再因气密性被破坏而被迫更换柔性夹爪，降低了生产成本。借助驱动机构驱使柔性夹爪的夹持臂发生动作，以取放被夹持物。工作时，驱动机构会对夹持臂施加竖直方向上的力，在此情况下，柔性夹爪在释放被夹持物时，会存在“喷料”的问题。即，当柔性夹爪将被夹持物放置于目标点位时，张开过程中的柔性夹爪受到驱动机构竖直方向上推力作用，使得夹持臂的底端具备较为明显的向外移动趋势，该趋势传递至待释放的夹持物，给待释放的夹持物一个移动趋势，导致物料被放置的位置不太精准的现象发生。

发明内容

为解决使用传统的柔性夹爪释放被夹持物时，导致物料被放置的位置不太精准的问题，本发明提供一种柔性夹爪及夹持机构。

为实现本发明目的提供的一种柔性夹爪，包括：

支撑座；

柔性夹持臂，为多个，绕支撑座的周向均匀地固定于支撑座的底面；

形变部，为多个，均设于多个柔性夹持臂所合围成的空腔内，且轴线均与支撑座的底面相互平行；多个形变部的一端与多个柔性夹持臂的内侧壁一一对应地固定连接；每个形变部能够沿轴向发生预设程度的形变，以使相应柔性夹持臂的底端发生偏移。

在其中一些具体实施例中，每个形变部包括：

第一流体储存囊，一端与柔性夹持臂的内侧壁固定连接。

在其中一些具体实施例中，每个形变部还包括：

第一支撑板，所在面与支撑座的底面相互垂直，顶部与支撑座的底面固定连接，一侧面与第一流体储存囊远离柔性夹持臂的一端固定连接；

第二支撑板，所在面与支撑座的底面相互垂直，一侧面与柔性夹持臂的内侧壁固定连接，另一侧面与第一流体储存囊靠近柔性夹持臂的一端固定连接；

第二流体储存囊，穿设于第一流体储存囊内，一端与第一流体储存囊靠近第一支撑板的一端的内壁固定连接，另一端通过支撑杆与第一流体储存囊靠近第二支撑板的一端的内壁固定连接，内部与第一流体储存囊的内部相连通。

在其中一些具体实施例中，还包括：

流体输送支管，为多个；多个流体输送支管的一端与多个形变部的第二流体储存囊一一对应地连通。

在其中一些具体实施例中，还包括：

比例阀，为多个；多个比例阀的出口与多个流体输送支管远离形变部的一端一一对应地连通。

在其中一些具体实施例中，还包括：

电磁阀，出口分别与每个比例阀的进口连通；

流体输送干管，与电磁阀的进口连通。

在其中一些具体实施例中，支撑座上开设有供流体输送支管穿过的让位孔。

在其中一些具体实施例中，多个柔性夹持臂的底端相向弯折或每个柔性夹持臂的底端的内壁设有凸起。

在其中一些具体实施例中，柔性夹持臂为2-5个。

基于同一构思的一种夹持机构，夹持机构设置有上述任一些具体实施例提供的柔性夹爪。

本发明的有益效果：本发明的柔性夹爪通过设置多个柔性夹持臂和多个形变部；每个形变部能够沿轴向发生预设程度的形变，以使相应柔性夹持臂的底端发生偏移。每个沿轴向发生预设程度的形变的形变部仅对相应的柔性夹持臂施加水平方向的作用力，而不产生竖直方向上的作用力，使得物料在被柔性夹爪释放时，被放置的位置更为精准。同时，由于多个柔性夹持臂与多个形变部一一对应，使得每个柔性夹持臂被独立控制。多个柔性夹持臂可同时发生动作联动，也可以仅单个柔性夹持臂发生动作，使得柔性夹爪能够完成更多复杂灵活的动作，更像复杂灵活的手指，仿生程度更高。

附图说明

图1是本发明一种柔性夹爪一些具体实施例的结构示意图；

图2是本发明一种柔性夹爪另一些具体实施例的结构示意图；

图3是图2所示的柔性夹爪中形变部的内部结构示意图；

图4是本发明一种柔性夹爪又一些具体实施例的结构示意图；

图5是本发明一种柔性夹爪再一些具体实施例的结构示意图；

图6是图5所示的柔性夹爪的仰视图；

图7是本发明一种柔性夹爪还一些具体实施例的结构示意图；

图8是图7所示的柔性夹爪的仰视图。

附图中，110、支撑座；120、柔性夹持臂；130、形变部；131、第一流体储存囊；132、第一支撑板；133、第二支撑板；134、第二流体储存囊；135、支撑杆；140、流体输送支管；150、比例阀；160、电磁阀；170、流体输送干管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的符号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴线”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“衔接”、“铰接”等术语应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如背景技术，为了简化制造工艺，降低生产成本，开始使用实体柔性夹爪。传统的柔性夹爪将被夹持物放置于目标点位时，张开过程中的柔性夹爪受到驱动机构竖直方向上推力作用，使得夹持臂的底端具备较为明显的向外移动趋势，该趋势传递至待释放的夹持物，给待释放的夹持物一个移动趋势，导致物料被放置的位置不太精准的现象发生。

为改善上述问题，参照图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8，提供了一种柔性夹爪。柔性夹爪相对于刚性夹爪，不易损伤待夹持的易破碎或易破损的工件。柔性夹爪包括一个支撑座110、多个柔性夹持臂120和多个形变部130。多个柔性夹持臂120绕支撑座110的周向均匀地固定于支撑座110的底面。每个柔性夹持臂120均为实体柔性夹持臂120，相对于在内部设置流体暂存腔的传统的柔性夹持臂120，简化了柔性夹持臂120的制造工艺，降低了生产成本。同时，不再借助夹持臂自身体积发生膨胀或收缩进行变形，无需再考虑传统的柔性夹持臂120的内部的流体暂存腔的密封性问题，即使柔性夹持臂120自身发生细微裂纹，也能正常工作，延长了柔性夹持臂120的使用寿命，降低了生产成本。多个形变部130均设于多个柔性夹持臂120所合围成的空腔内，且轴线均与支撑座110的底面相互平行。多个形变部130的一端与多个柔性夹持臂120的内侧壁一一对应地固定连接。每个形变部130能够沿轴向发生预设程度的形变，以使相应柔性夹持臂120的底端发生偏移。每个沿轴向发生预设程度的形变的形变部130仅对相应的柔性夹持臂120施加水平方向的作用力，而不产生竖直方向上的作用力，使得物料在被柔性夹爪释放时，被放置的位置更为精准。同时，由于多个柔性夹持臂120与多个形变部130一一对应，使得每个柔性夹持臂120被独立控制。多个柔性夹持臂120可同时发生动作联动，也可以仅单个柔性夹持臂120发生动作，使得柔性夹爪能够完成更多复杂灵活的动作，更像复杂灵活的手指，仿生程度更高。

在其中一些应用中，如图1所示，每个形变部130由一个柔性材质的第一流体储存囊131构成。每个第一流体储存囊131一端与一个柔性夹持臂的内侧壁固定连接，另一端与一个流体输送支管140连通。通过流体输送支管140向第一流体储存囊131内输送气体或液体等流体，以使第一流体储存囊131沿轴向进行预设程度的形变。采用柔性驱动的形式，相对于刚性驱动的形式，使得柔性夹持臂120的动作更为精准灵活，进而使得柔性夹持臂120能够实现复杂的张开闭合动作。

在另一些应用中，如图2和图3所示，每个形变部130由一个柔性材质的第一流体储存囊131、一个硬性材质的第一支撑板132、一个硬性材质的第二支撑板133和一个柔性材质的第二流体储存囊134构成。第一支撑板132所在面与支撑座110的底面相互垂直，顶部与支撑座110的底面固定连接，一侧面与第一流体储存囊131远离柔性夹持臂的一端固定连接。第二支撑板133所在面与支撑座110的底面相互垂直，一侧面与柔性夹持臂120的内侧壁固定连接，另一侧面与第一流体储存囊131靠近柔性夹持臂的一端固定连接。第二流体储存囊134穿设于第一流体储存囊131内，一端与第一流体储存囊131靠近第一支撑板132的一端的内壁固定连接，另一端通过支撑杆135与第一流体储存囊131靠近第二支撑板133的一端的内壁固定连接，内部与第一流体储存囊131的内部相连通。第二流体储存囊134靠近第一支撑板132的一端与流体输送支管140连通。通过流体输送支管140向第二流体储存囊134内输送气体或液体等流体，以使第二流体储存囊134和第一流体储存囊131沿轴向进行预设程度的形变，进而推动或拉动第二支撑板133进行移动，进而带动柔性夹持臂发生动作。采用柔性驱动的形式，相对于刚性驱动的形式，使得柔性夹持臂120的动作更为精准灵活，进而使得柔性夹持臂120能够实现复杂的张开闭合动作。整体上，相对于每个形变部130由一个第一流体储存囊131构成的形式，使得形变部130更易发生形变，降低了形变难度。

优选地，流体为气体或液体。

优选地，第一流体储存囊131和第二流体储存囊134所用柔性材质为橡胶、硅胶或柔性聚乙烯等柔性材质。第一支撑板132和第二支撑板133为硬性聚乙烯塑料板。

优选地，若第一流体储存囊131和第二流体储存囊134的材质为柔性材质，可采用吹塑工艺成型，成波纹管形态。施以正压时可发生伸长，施以负压时可发生收缩。制造成本较低，当第一流体储存囊131和第二流体储存囊134发生破损时，仅需对其进行更换即可，可大幅降低柔性夹爪的工业使用成本。

在又一些应用中，如图4所示，柔性夹爪还包括多个流体输送支管140、多个比例阀150、一个电磁阀160和一个流体输送干管170。多个流体输送支管140的一端与多个形变部130的第二流体储存囊134一一对应地连通。多个比例阀150的出口与多个流体输送支管140远离形变部130的一端一一对应地连通。电磁阀160的出口分别与每个比例阀150的进口连通。流体输送干管170与电磁阀160的进口连通。由流体输送干管170输入流体，流体能够依次流经电磁阀160、比例阀150和流体输送支管140后进入第一流体储存囊131内。电磁阀160控制流体输送管路的通断。比例阀150能够控制流入每个流体输送干管170内流量。通过控制流量来控制每个柔性夹持臂发生动作的幅度。

举例说明，当流体输送支管140、比例阀150、形变部130和柔性夹持臂120为两个时，若两个比例阀150开度均为100%，则两个流体输送支管140流量总和等于流体输送干管170，两个柔性夹持臂120均发生动作，且发生动作幅度相同。当其中一个比例阀150开度为50%，另一个比例阀150开度为100%时，两个柔性夹持臂120均发生动作，且其中一个柔性夹持臂120的动作幅度大于另一个柔性夹持臂120的动作幅度。当其中一个比例阀150开度为0%，另一个比例阀150开度为100%时，仅一个柔性夹持臂120发生动作。通过调节两个比例阀150的开度，能够有效地调节相应的柔性夹持臂120的运动幅度，满足更多工况需求。

优选地，支撑座110上开设有供流体输送支管140穿过的让位孔。让位孔能够约束管路，提高管路的规整性，有利于管路布局。

优选地，多个柔性夹持臂120的底端相向弯折或每个柔性夹持臂120的底端的内壁设有凸起。如此，使得柔性夹持臂120的爪尖能够夹持固定体型更小的物件。

优选地，如图1、图5、图6、图7和图8所示，柔性夹持臂120为2个、3个、4个或5个。更多的柔性夹持臂120更有利于被夹持物实现位置的稳定转移。

本发明还提供一种夹持机构，夹持机构设置有上述任一些具体实施例提供的柔性夹爪。每个沿轴向发生预设程度的形变的形变部130仅对相应的柔性夹持臂120施加水平方向的作用力，而不产生竖直方向上的作用力，使得物料在被柔性夹爪释放时，被放置的位置更为精准。同时，由于多个柔性夹持臂120与多个形变部130一一对应，使得每个柔性夹持臂120被独立控制。多个柔性夹持臂120可同时发生动作，也可以仅单个柔性夹持臂120发生动作，使得柔性夹爪能够完成更多复杂灵活的动作，更像复杂灵活的手指，仿生程度更高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、“一个具体实施例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的范围内，根据本发明的技术方案及其发明的构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种柔性夹爪，其特征在于，用于夹持待夹持的工件，包括：

支撑座；

柔性夹持臂，为两个，绕所述支撑座的周向均匀地固定于所述支撑座的底面；

形变部，为两个，均设于两个所述柔性夹持臂所合围成的空腔内，且轴线均与所述支撑座的底面相互平行；两个所述形变部的一端与两个所述柔性夹持臂的内侧壁一一对应地固定连接；每个所述形变部能够沿轴向发生预设程度的形变，以使相应所述柔性夹持臂的底端发生偏移；每个沿轴向发生预设程度的形变的所述形变部仅对相应的所述柔性夹持臂施加水平方向的作用力，而不产生竖直方向上的作用力，使得物料在被所述柔性夹爪释放时，被放置的位置更为精准；

每个所述形变部包括：

第一流体储存囊，一端与所述柔性夹持臂的内侧壁固定连接；

第一支撑板，所在面与所述支撑座的底面相互垂直，顶部与所述支撑座的底面固定连接，一侧面与所述第一流体储存囊远离所述柔性夹持臂的一端固定连接；

第二支撑板，所在面与所述支撑座的底面相互垂直，一侧面与所述柔性夹持臂的内侧壁固定连接，另一侧面与所述第一流体储存囊靠近所述柔性夹持臂的一端固定连接；

第二流体储存囊，穿设于所述第一流体储存囊内，一端与所述第一流体储存囊靠近所述第一支撑板的一端的内壁固定连接，另一端通过支撑杆与所述第一流体储存囊靠近所述第二支撑板的一端的内壁固定连接，内部与所述第一流体储存囊的内部相连通；

还包括：

流体输送支管，为两个；两个所述流体输送支管的一端与两个所述形变部的所述第二流体储存囊一一对应地连通；

比例阀，为两个；两个所述比例阀的出口与两个所述流体输送支管远离所述形变部的一端一一对应地连通；

电磁阀，出口分别与每个所述比例阀的进口连通；

流体输送干管，与所述电磁阀的进口连通；

若两个所述比例阀开度均为100%，则两个所述流体输送支管流量总和等于所述流体输送干管，两个所述柔性夹持臂均发生动作，且发生动作幅度相同；当其中一个所述比例阀开度为50%，另一个所述比例阀开度为100%时，两个所述柔性夹持臂均发生动作，且其中一个所述柔性夹持臂的动作幅度大于另一个所述柔性夹持臂的动作幅度；当其中一个所述比例阀开度为0%，另一个所述比例阀开度为100%时，仅一个所述柔性夹持臂发生动作；通过调节两个所述比例阀的开度，能够有效地调节相应的所述柔性夹持臂的运动幅度。

2.根据权利要求1所述的柔性夹爪，其特征在于，所述支撑座上开设有供所述流体输送支管穿过的让位孔。

3.根据权利要求1或2所述的柔性夹爪，其特征在于，两个所述柔性夹持臂的底端相向弯折或每个所述柔性夹持臂的底端的内壁设有凸起。

4.一种夹持机构，其特征在于，所述夹持机构设置有权利要求1至3任一项所述的柔性夹爪。