CN204054061U - 一种基于磁流变液的半主动控制机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于磁流变液的半主动控制机械手。该装置是由脚踏板、活塞传动装置、磁流变液流变传动装置、机械臂、机械爪组成，其中磁流变液流变传动装置是由外壳、线圈、端盖、活塞杆、磁流变液、活塞、隔腔块、弹性片、密封圈、复位弹簧、时间继电器组成。隔腔块将外壳和端盖组成的密封腔体隔成左、中、右三个腔室，当脚踏板受压时，经过活塞传动装置在中间腔室形成气压分别推动两活塞向左右移动，经过多杆机构的传动，将动作传递给机械手，实现机械手的“抓”动作；同时左边活塞触发时间继电器，线圈通电，从而实现机械手的“搬运”动作；时间继电器断电后，由于复位弹簧的作用，左右两活塞相互靠拢，实现机械手的“放”动作。

Description

一种基于磁流变液的半主动控制机械手

技术领域

本实用新型涉及一种机械手，尤其是涉及一种基于磁流变液的半主动控制机械手。 

背景技术

随着现代化生产的大力发展，目前，机械手已经广泛地应用于电子产品中，如汽车工业、塑料工业、药品工业以及食品工业等领域，用于完成搬运、装配、喷涂、焊接等操作，代替人工的操作，以提高生产效率、生产自动化、以及降低劳动强度。正因为如此，现今市面上充斥着各种各样的、原理及功能不同的机械手。最普遍的就是实现搬运功能的机械手，而实现搬运功能的机械手通常采用气动的方式进行夹持、放置工作，由于这种方式受到本身传动装置的限制，只能在预定的角度范围内进行夹持和放置物体，更为突出的缺点是这种机械手不能很方便的调节自身的参数从而适应不同的作业环境下的夹持力度的要求。事实上，如中国专利No.102528800A说明书公开了一种新型机械手，该机械手的花键轴末端设置有用于吸取零件的吸盘装置，并且通过设置步进电动机带动同步带轮转动，同步带轮带动与其连接的旋转轴旋转，完成旋转动作，该旋转机械手的结构复杂，不能对部件进行抓取，而且该旋转机械手对于异形结构等部件不能正常吸取。 

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一台结构简单、成本低，并且能通过改变自身的参数，从而能适应不同作业环境下的夹持力度要求的半主动控制机械手。 

为了有效的解决健身器的如上所述的不足，本实用新型是按如下方式来实现的：一种基于磁流变液的半主动控制机械手是由脚踏板，活塞传动装置，磁流变液流变传动装置，机械臂，机械爪组成；其中活塞传动装置与磁流变液流变传动装置是由外壳，线圈，端盖，活塞杆a，活塞杆b，活塞杆c，磁流变液，活塞a，活塞b，活塞c，活塞d，活塞e，隔腔块，弹性片，密封圈，复位弹簧，时间继电器组成。该装置是通过产生在脚踏板上的力，经过活塞传动装置分别实现中间腔室中的活塞b和活塞c向左右两边运动，再经过机械臂传动将动作传递给机械爪，实现机械手的“抓”动作。所述的脚踏板与地面、两移动副与地面的连接采用转动副连接，脚踏板与活塞杆a、机械臂与活塞杆b、机械臂与活塞杆c的连接采用转动副连接。所述的活塞杆a和活塞a安装在活塞传动装置中，活塞a通过密封圈与活塞传动装置的内壁紧密连接。所述的磁流变液流变传动装置的腔体是由外壳和两端盖配合而成，并且由两个隔腔块将其分为左、中、右三个腔室，中间腔室的左端安装有断电延时的时间继电器，当活塞c触动时间继电器时，开关闭合，线圈通电，磁流变液发生流变效应，从而实现机械手的“搬运”动作；所述的磁流变液分别密封在左右腔室，每个腔室所分配的磁流变液体积为10mL。所述的活塞b、活塞c安装在中间腔室内，通过密封圈与外壳内壁紧密连接，并且它们之间用复位弹簧连接，当时间继电器延时断电后，磁流变液的作用消失，由于复位弹簧的作用，左右两活塞相互靠拢，通过多杆机构的传递实现机械手的“放”动作。所述的活塞d、活塞e分别安装在左右两个腔室，材质都为纯铁，与外壳、磁流变液形成封闭的磁场。活塞a与活塞杆a固链，活塞b、活塞d与活塞杆b固链，活塞c、活塞e与活塞杆c固链。所述的磁流变液采用重庆仪表材料研究所研制的MRF-J型号磁流变液。所述的外壳、活塞d以及活塞e的材质为纯铁，隔腔块、活塞杆b以及活塞杆c的材质为铝；活塞d以及活塞e靠近中间腔体的一端设有弹性片。 

本实用新型所述的一种基于磁流变液的半主动控制机械手的积极效果在于：在原来夹持力不可调或者调节非常困难的机械手的基础上，利用磁流变液的流变效应产生夹持力，并且可以非常方便地调节流过电磁线圈电流的大小，从而改变磁流变液周围的磁场强度来改变磁流变液的黏度来达到机械手夹持力的无极变化。由于磁流变液的响应速度非常快（毫秒量级），而且可逆的特殊性质，这意味着可以以一种简单的调节电流的方式来调节机械手的夹持力度，从而能适应不同作业环境下夹持力度的要求。 

附图说明

图1为本实用新型外观图。 

图2为本实用新型活塞传动装置以及磁流变液流变传动装置的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步详细说明。 

在图1中，本实用新型一种基于磁流变液的半主动控制机械手装置是由脚踏板1，活塞传动装置2，磁流变液流变传动装置3，机械臂5，机械爪6组成。 

在图2中，本实用新型一种基于磁流变液的半主动控制机械手装置，其中活塞传动装置2与磁流变液流变传动装置3是由活塞杆a8，活塞a9，外壳10，线圈11，端盖12，活塞杆b13，磁流变液14，活塞d15，隔腔块16，活塞b17，复位弹簧18，活塞e19，活塞杆c20，密封圈21，弹性片22，时间继电器23，活塞c24组成。活塞传动装置2为一个长度为10cm，直径为4cm的圆柱；磁流变液流变传动装置3为一个长度为20cm，直径为5cm的圆柱。 

该装置是通过产生在脚踏板上1的力，经过活塞传动装置2分别实现中间腔室中的活塞b17和活塞c24向左右两边运动，再经过机械臂5传动将动作传递给机械爪6，实现机械手的“抓”动作。脚踏板1与地面、两移动副4与地面的连接采用转动副7连接，脚踏板1与活塞杆a8、机械臂5与活塞杆b13、机械臂5与活塞杆c20的连接采用转动副7连接。活塞杆a8和活塞a9安装在活塞传动装置2中，活塞a9通过密封圈21与活塞传动装置2的内壁紧密连接。磁流变液流变传动装置3的腔体是由外壳10和两端盖12配合而成，并且由两个隔腔块16将其分为左、中、右三个腔室，中间腔室的左端安装有断电延时的时间继电器23，当活塞c24触动时间继电器23时，开关闭合，线圈11通电，从而实现机械手的“搬运”动作，磁流变液14分别密封在左右腔室，每个腔室所分配的磁流变液体积为10mL。活塞b17、活塞c24安装在中间腔室内，通过密封圈21与外壳10内壁紧密连接，并且它们之间用复位弹簧18连接，当时间继电器23延时断电后，磁流变液14的作用消失，由于复位弹簧18的作用，活塞b17、活塞c24相互靠拢，通过多杆机构的传递实现机械手的“放”动作。活塞d15、活塞e19分别安装在左右两个腔室，材质都为纯铁，与外壳10、磁流变液14形成封闭的磁场。 

首先通过施加在脚踏板1上的力，推动活塞杆a8和活塞a9的运动，从而将气体压到磁流变液流变传动装置3的中间腔室，然后推动活塞b17和活塞c24分别向两端运动，带动活塞杆b13和活塞杆c20向两端移动，从而带动两个机械臂5分别绕着活塞杆b13和活塞杆c20转动以及随着移动副4移动，形成机械臂5的平面运动，最终表现在两个机械爪6相互靠近，从而夹持零部件。与此同时，活塞c24运动到足以触发时间继电器23，开关闭合，线圈11通电，磁流变液14从高流动性、低黏度的牛顿流变瞬间（毫秒量级）变为低流动性、高黏度的宾汉流体。对外表现为机械爪6在所设定的延时断电的时间内保持夹持状态，在这段时间内机械手可以实施对夹持的零部件进行搬运动作，当搬运到规定的位置时，时间继电器23延时断电，磁流变液14瞬间变为原来的高流动性、低黏度的牛顿流体，此时，磁流变液14的作用消失，由于复位弹簧18的作用，将活塞b17和活塞c24拉拢，从而分别带动活塞杆b13和活塞杆c20向里靠拢，经过多杆机构的连续的传动，最终机械爪6松开所夹持的零部件，恢复到原来的状态，等待夹持下一个零部件。还可以根据所夹持的零部件的重量来调整通过线圈11电流的大小，从而改变磁流变液14周围的磁场强度来改变磁流变液的黏度来达到机械手夹持力的无极变化，以实现机械手的半主动控制。 

Claims (3)

1.一种基于磁流变液的半主动控制机械手，该装置是由脚踏板、活塞传动装置、磁流变液流变传动装置、机械臂、机械爪组成，其中活塞传动装置与磁流变液流变传动装置是由外壳、线圈、端盖、活塞杆、磁流变液、活塞、隔腔块、弹性片、密封圈、复位弹簧、时间继电器组成；其特征在于：该装置是通过产生在脚踏板（1）上的力，经过活塞传动装置（2）分别实现中间腔室中的活塞b（17）和活塞c（24）向左右两边运动，再经过机械臂（5）传动将动作传递给机械爪（6）；磁流变液流变传动装置（3）的腔体是由外壳（10）和两端盖（12）配合而成，并且由两个隔腔块（16）将其分为左、中、右三个腔室，中间腔室的左端安装有断电延时的时间继电器（23）；磁流变液（14）分别密封在左右腔室，每个腔室所分配的磁流变液体积为10mL；脚踏板（1）与地面、两移动副（4）与地面的连接采用转动副（7）连接；脚踏板（1）与活塞杆a（8）、机械臂（5）与活塞杆b（13）、机械臂（5）与活塞杆c（20）的连接采用转动副（7）连接；活塞b（17）和活塞c（24）之间设有复位弹簧（18）。

2.如权利要求1所述一种基于磁流变液的半主动控制机械手，其特征在于：磁流变液（14）采用重庆仪表材料研究所研制的MRF-J型号磁流变液。

3.如权利要求1所述一种基于磁流变液的半主动控制机械手，其特征在于：外壳（10）、活塞d（15）以及活塞e（19）的材质为纯铁，隔腔块（16）、活塞杆b（13）以及活塞杆c（20）的材质为铝；活塞d（15）以及活塞e（19）靠近中间腔体的一端设有弹性片（22）。