CN207534637U - 气动夹爪装置及系统 - Google Patents

Abstract

一种气动夹爪装置及系统，包括：执行器本体，执行器本体的上端面上开设有平动导轨；夹片，设置在平动导轨上；夹片的外侧设置有传感器放置位，夹片的外侧为夹片远离执行器本体中轴线的一侧；气动驱动器，设置在执行器本体的内部，气动驱动器在外部提供的起源下驱动夹片沿平动导轨移动，以使夹片张开撑住目标工件的内壁，或者以使夹片收紧释放目标工件；触力传感器，置放在传感器放置位上，用于在夹片张开撑住目标工件的内壁后，检测夹片与目标工件内壁之间的接触力。从而能够减少执行器与工件之间接触力的采集误差，提高检测精度。

Description

气动夹爪装置及系统

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，具体涉及一种气动夹爪装置及系统。

背景技术

近年来，随着制造业的不断发展，对于加工件的表面质量要求越来越高，在最终获得所需的表面粗糙度之前，需要去除其他工序中留下的加工痕迹，比如刀刮痕，毛刺，凹坑等缺陷，将表面粗糙度降低到所需的水平，最终获得光滑的工件表面，这对抛光技术的要求也越来越高。目前对于抛光打磨技术的前期操作可以通过自动化来实现，在后期的抛光作业中，抛光工作者可以凭借经验获得相对高质量的抛光件，但是在工件的抛光过程中会消耗大量的资源和时间。

抛光打磨这项工作不仅费时而且效率比较低，从经济角度来看，抛光是一个漫长而令人厌烦的过程，因此自动化的抛光技术已经成为当前社会发展的一种趋势，逐渐取代手工操作，对于自动化抛光的方式有种也具有各自的优缺点，专用机床抛光对于特定的工件可以提高工作效率，但是通用性比较差，数控机床抛光在抛光工件时，精度很高，但是抛光成本相对较高，工业机器人抛光系统活动范围比较广，相对灵活，重复定位精度高，但是缺乏一定的柔性。

实现良好的抛光打磨，最主要的是对于力的控制，自动化抛光过程中主要是通过力传感器来测得力。现有技术中，力传感器主要安装在执行器与机器人的末端之间，通过测量执行器与机器人末端的受力来得到工件与打磨机之间的力值，这会导致在采集力值的过程中有较大的偏差。并且夹持的工件距离传感器比较远，对于夹持程度也无法预知。

因此，如何减少执行器与工件之间接触力的采集误差，提高检测精度成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于如何减少执行器与工件之间接触力的采集误差。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种气动夹爪装置，包括：

执行器本体，执行器本体的上端面上开设有平动导轨；夹片，设置在平动导轨上；夹片的外侧设置有传感器放置位，夹片的外侧为夹片远离执行器本体中轴线的一侧；气动驱动器，设置在执行器本体的内部，气动驱动器在外部提供的起源下驱动夹片沿平动导轨移动，以使夹片张开撑住目标工件的内壁，或者以使夹片收紧释放目标工件；触力传感器，置放在传感器放置位上，用于在夹片张开撑住目标工件的内壁后，检测夹片与目标工件内壁之间的接触力。

可选地，传感器放置位为夹片的外侧开设的与触力传感器外廓相匹配的凹槽；触力传感器通过固定件嵌入固定在凹槽内。

可选地，平动导轨包括第一平动导轨和第二平动导轨，第一平动导轨和第二平动导轨分别沿上端面的平面直角坐标系铺设。

可选地，夹片包括：第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片；第一夹片和第二夹片分别相对设置在第一平动导轨上，第一夹片和第二夹片分别位于执行器本体中轴线的两侧；第三夹片和第四夹片分别相对设置在第二平动导轨上，第三夹片和第四夹片分别位于执行器本体中轴线的两侧。

根据第二方面，本发明实施例公开了一种气动夹爪系统，包括：

上述第一方面任意公开的气动夹爪装置；气源，用于向气动驱动器提供压缩气源；控制器，分别与气动驱动器以及触力传感器信号连接，用于接收触力传感器采集的用于表征接触力大小的传感信号，以及用于向气动驱动器输出用于表征驱动夹片运动的驱动信号。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的气动夹爪装置及系统，执行器本体的上端面开设有平动导轨，夹片设置在平动导轨上，气动驱动器驱动夹片沿平动导轨移动，从而可以撑住目标工件的内壁或者释放目标工件；由于夹片的外侧设置有传感器放置位，触力传感器置放在传感器放置位上，继而使得夹片张开撑住目标工件后，触力传感器可以接触到目标工件的内壁，从而能够检测到夹片与目标工件内壁之间的接触力，相对于现有技术中将触力传感器设置在执行器与机器人的末端之间的方案，本实施例提供的方案由于触力传感器直接接触目标工件，从而能够减少执行器与工件之间接触力的采集误差，提高检测精度。

作为可选的技术方案，夹片包括：第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片，四个夹片上都安装有触力传感器，当夹片撑住目标工件时，由于四个夹片对称分布，因此，便于对触力传感器采集到的力信息进行解算，便于控制器解算处理后的数据调整机器人的位姿，保持目标工件与抛光布轮间保持恒定的力值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中一种气动夹爪装置结构示意图；

图2为本发明实施例中夹片和触力传感器配合安装爆炸结构示意图；

图3为本发明实施例中一种气动夹爪装置俯视结构示意简图；

图4为本发明实施例中一种气动夹爪系统结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

为了减少执行器与工件之间接触力的采集误差，提高检测精度，本实施例公开了一种气动夹爪装置，请参考图1，为该气动夹爪装置结构示意图，该气动夹爪装置包括：执行器本体1、夹片2、气动驱动器(图中未示出附图标记)和触力传感器3，其中：

执行器本体1的上端面上开设有平动导轨。在具体实施例中，执行器本体1可以是圆柱体或者长方体，本实施例中，执行器本体1 具有内腔。一般而言，执行器本体1包含上端面和下端面，其中，下端面用于连接至机器人末端，例如可以是机械手，通过机械手可以将执行器本体1输送至目标位置，对目标工件进行作业。本实施例中，平动导轨开设在执行器本体1上与下端面相对的上端面上，具体地，平动导轨可以嵌入上端面内，使得在夹片2安放后能够至少部分位于上端面之下。

夹片2设置在平动导轨上，夹片2的外侧设置有传感器放置位，夹片2的外侧为夹片远离执行器本体中轴线的一侧。请参考图2，为本实施例夹片2和触力传感器3配合安装爆炸结构示意图，可以在夹片2的外侧开设凹槽21，具体地，凹槽21与触力传感器3外廓相匹配。在具体实施例中，传感器放置位为夹片的外侧开设的与触力传感器3外廓相匹配的凹槽21，触力传感器3通过固定件嵌入固定在凹槽21内，具体地，触力传感器3可以通过螺钉或螺栓进行固定。

气动驱动器(图中未示出附图标记)设置在执行器本体1的内部，气动驱动器在外部提供的起源下驱动夹片2沿平动导轨移动，以使夹片2张开撑住目标工件的内壁，或者以使夹片2收紧释放目标工件。请参考图1和图3，其中，图3为本实施例气动夹爪装置俯视结构示意简图，在具体实施例中：当需要撑住目标工件时，气动驱动器在外部提供的起源下，驱动夹片2向远离执行器本体1上端面中心O的方向移动，从而可以撑住目标工件的内壁；当需要释放目标工件时，气动驱动器在外部提供的起源下，驱动夹片2向靠近执行器本体1上端面中心O的方向移动，从而释放目标工件的内壁。

请参考图1和图2，触力传感器3置放在传感器放置位21上，用于在夹片2张开撑住目标工件的内壁后，检测夹片与目标工件内壁之间的接触力。具体地，当夹片2张开撑住目标工件的内壁后，触力传感器3也会贴合到目标工件，从而可以检测到夹片与目标工件内壁之间的接触力。

在可选的实施例中，请参考图3，平动导轨包括第一平动导轨和第二平动导轨，第一平动导轨和第二平动导轨分别沿上端面的平面直角坐标系铺设，譬如，第一平动导轨沿x轴铺设，第二平动导轨沿y轴铺设。需要说明的是，在其它可替换的实施例中，平动导轨也可以为四个或者更多个，四个或者更多个平动导轨分别沿x轴和y 轴铺设，铺设后的平动导轨应当满足部分平动沿着x轴方向，另一部分平动导轨沿着y轴方向。

在可选的实施例中，请参考图3，夹片包括：第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片，第一夹片和第二夹片分别相对设置在第一平动导轨上，第一夹片和第二夹片分别位于执行器本体中轴线的两侧；第三夹片和第四夹片分别相对设置在第二平动导轨上，第三夹片和第四夹片分别位于执行器本体中轴线的两侧。即：当需要撑住目标工件时，气动驱动器在外部提供的起源下，驱动第一夹片和第二夹片分别沿x轴向远离执行器本体1上端面中心O的方向移动，驱动第三夹片和第四夹片分别沿y轴向远离执行器本体1上端面中心O的方向移动，从而可以撑住目标工件的内壁；当需要释放目标工件时，驱动第一夹片和第二夹片分别沿x轴向靠近执行器本体1 上端面中心O的方向移动，驱动第三夹片和第四夹片分别沿y轴向靠近执行器本体1上端面中心O的方向移动，从而释放目标工件的内壁。

本实施例中，通过设置四个对称的夹片，第一夹片和第二夹片受力均衡，并且均沿x轴方向受力；第三夹片和第四夹片受力均衡，并且均沿y轴方向受力。由此，使得各个夹片受力方向均为x轴或者y轴，亦即，各个传感器检测到的接触力为x轴或者y轴。相对于现有的三角或者六边形的测力方式，减少了力分解过程，继而减少了后续接触力数据分析的计算量，提高了系统的运行效率。

本实施例还公开了一种气动夹爪系统，请参考图4，为该气动夹爪系统结构示意图，该气动夹爪系统包括：上述实施例公开的气动夹爪装置100、气源200和控制器300，其中：

气动夹爪装置100用于设置在机器人末端，譬如机械手末端，用于对目标工件进行撑起操作。气源200用于向气动驱动器提供压缩气源。控制器300分别与气动驱动器以及触力传感器信号连接，用于接收触力传感器采集的用于表征接触力大小的传感信号，以及用于向气动驱动器输出用于表征驱动夹片运动的驱动信号。

本实施例提供的气动夹爪装置及系统，执行器本体的上端面开设有平动导轨，夹片设置在平动导轨上，气动驱动器驱动夹片沿平动导轨移动，从而可以撑住目标工件的内壁或者释放目标工件；由于夹片的外侧设置有传感器放置位，触力传感器置放在传感器放置位上，继而使得夹片张开撑住目标工件后，触力传感器可以接触到目标工件的内壁，从而能够检测到夹片与目标工件内壁之间的接触力，相对于现有技术中将触力传感器设置在执行器与机器人的末端之间的方案，本实施例提供的方案由于触力传感器直接接触目标工件，从而能够减少执行器与工件之间接触力的采集误差，提高检测精度。

在可选的实施例中，夹片包括：第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片，四个夹片上都安装有触力传感器，当夹片撑住目标工件时，由于四个夹片对称分布，因此，便于对触力传感器采集到的力信息进行解算，便于控制器解算处理后的数据调整机器人的位姿，保持目标工件与抛光布轮间保持恒定的力值。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种气动夹爪装置，其特征在于，包括：

执行器本体，所述执行器本体的上端面上开设有平动导轨；

夹片，设置在所述平动导轨上；所述夹片的外侧设置有传感器放置位，所述夹片的外侧为所述夹片远离所述执行器本体中轴线的一侧；

气动驱动器，设置在所述执行器本体的内部，所述气动驱动器在外部提供的起源下驱动所述夹片沿所述平动导轨移动，以使所述夹片张开撑住目标工件的内壁，或者以使所述夹片收紧释放所述目标工件；

触力传感器，置放在所述传感器放置位上，用于在所述夹片张开撑住目标工件的内壁后，检测所述夹片与所述目标工件内壁之间的接触力。

2.如权利要求1所述的气动夹爪装置，其特征在于，所述传感器放置位为所述夹片的外侧开设的与所述触力传感器外廓相匹配的凹槽；所述触力传感器通过固定件嵌入固定在所述凹槽内。

3.如权利要求1或2所述的气动夹爪装置，其特征在于，所述平动导轨包括第一平动导轨和第二平动导轨，所述第一平动导轨和所述第二平动导轨分别沿所述上端面的平面直角坐标系铺设。

4.如权利要求3所述的气动夹爪装置，其特征在于，所述夹片包括：第一夹片、第二夹片、第三夹片和第四夹片；

所述第一夹片和所述第二夹片分别相对设置在所述第一平动导轨上，所述第一夹片和所述第二夹片分别位于所述执行器本体中轴线的两侧；

所述第三夹片和所述第四夹片分别相对设置在所述第二平动导轨上，所述第三夹片和所述第四夹片分别位于所述执行器本体中轴线的两侧。

5.一种气动夹爪系统，其特征在于，包括：

如权利要求1-4任意一项所述的气动夹爪装置；

气源，用于向所述气动驱动器提供压缩气源；

控制器，分别与所述气动驱动器以及触力传感器信号连接，用于接收所述触力传感器采集的用于表征接触力大小的传感信号，以及用于向所述气动驱动器输出用于表征驱动所述夹片运动的驱动信号。