CN216266081U - 一种柔性机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械手技术领域，具体公开了一种柔性机械手，包括气囊、内固定座、外固定座、密封板、过滤装置、气体分配器和气囊内填充的颗粒物，气囊通过内固定座和气囊内部的外固定座夹持住，整体固定在密封板上，其中，密封板内部设有气道，且密封板下端固定有过滤装置深入气囊，用于过滤颗粒物，密封板侧置通气孔连接气体分配器。本实用新型中内固定座与外固定座夹持气囊的布置能有效延长气囊使用寿命，提高机械手的抓取精度，柔性机械手不需要精准的定位便可快速抓取易碎、易伤等精密的不规则形状产品，有适用范围广、使用周期长、兼容性强的特点。

Description

一种柔性机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，具体为一种柔性机械手。

背景技术

随着工业机器人发展的深度和广度以及机器人智能水平的提升，作为工业机器人执行机构的机械手，可减轻劳动强度、保证产品质量，尤其是在有害及恶劣环境下操作以保护人身安全，虽然机械手行业已取得了一些成果，但行业内普遍使用的机械手多是刚性机械手，刚性机械手只适合于夹持特定形状、按指定要求摆放的产品，灵活度低，并且结构复杂，控制使用不方便，而对于易碎、易伤的精密产品则需要一些柔性的保护。

近年来，行业内也出现的柔性机械手，例如中国发明专利申请公开说明书CN205521452U就公开了这样一种柔性机械手。这种柔性机械手包括固定部件、固定在固定部件顶端的连接部件和固定部件下方的球囊，过滤装置设置在连接部件内并且位于气囊上方，通过控制真空吸气装置吸走球囊内空气，在外界大气压作用下挤压球囊内颗粒物，使颗粒物紧实而使球囊形状固定，从而产生力抓取待抓物体，由于球囊可变形，从而使得柔性球形抓取手能够适应形状不规则物体。但这种布置方式的机械手，只在气囊外部设置固定部件，因为气囊本身为柔性材料制成，因而在转移物料过程中，容易产生摆动或者抖动的情况，这样，会减小机械手运行的精度和准确度；同时，这种柔性机械手由于气囊内颗粒物重力原因,工作时气囊经过多次形变，使气囊弹力拉伸变形严重，这最终会使气囊的密封性能和寿命达不到理想效果。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有柔性机械手气囊使用中摆动幅度过大的问题，提供一种柔性机械手，提高抓取物体的稳定性。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种柔性机械手，包括气囊和固定装置，固定装置与气囊可拆卸连接，气囊内填充有颗粒物以使得该气囊在负压作用下产生适于夹持工件的凹形状，所述固定装置包括外固定座和内固定座，所述外固定座贴合所述气囊的外表面，所述内固定座贴合所述气囊的内表面。

作为优选，内固定座从气囊开口处放置于气囊内部与气囊外部的外固定座将气囊夹紧，由于气囊内部填充颗粒物，机械手上下运作过程中，颗粒物因重力作用在气囊内部流动，致使气囊在惯性力作用下摆动，由于气囊长期机械性重复运作，使气囊摆动幅度和频率加大，最终导致气囊疲劳弹性失效，因此设置外固定座和内固定座夹持住气囊，减轻气囊的摆动幅度，有效延长气囊使用寿命，内固定座和外固定座与密封板紧密配合，能更好的实现气囊的密封，这样就保证了在工作期间气囊始终保持良好的密封效果。

作为优选，外固定座从气囊开口处沿气囊的外表面向下延伸至1/5～1/2间的位置处，可以保证气囊上部的支撑效果。

作为优选，内固定座从气囊开口处沿气囊的内表面向下延伸至1/5～1/2间的位置处，可以保证气囊上部的支撑效果。

作为优选，外固定座具有贴合气囊外表面的外碗形部，形状适应气囊外表面形状，形状平滑，更有利于夹持的稳定性和持久性。由于是面接触，能够降低对气囊的损坏。

作为优选，内固定座具有贴合气囊内表面的内碗形部，形状适应气囊内表面形状，形状平滑，更有利于夹持的稳定性和持久性。由于是面接触，能够降低对气囊的损坏。

作为优选，外碗形部和内碗形部之间形成夹持固定气囊上部的空间。

作为优选，所述外固定座可拆卸地接合内固定座，方便对气囊的安装、更换等操作。

作为优选，颗粒物填充在气囊内的部分空间，利用颗粒物的重力作用，使气囊底部外表面与被抓物接触后产生相适应的形状，通过固化颗粒物的形状，从而达到仿形接触面，抓取物体。

作为优选，固定装置可拆卸地连接有过滤装置，过滤装置由气囊上部深入气囊之中，可以节省机械手的操作空间。

作为优选，固定装置上配置有气体分配器，气体分配器联通抽气装置,气体分配器用来控制气体的流量，抽气装置控制气体的吸入和吸出。

由于采用了以上技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型柔性机械手通过设置夹持气囊的固定装置，使机械手在转移工件过程中能够限制气囊的摆动幅度，使得机械手动作更加稳定，精度更高，由于气囊被夹持使得气囊上部弹力拉伸减小，减小气囊弹性失效的概率，从而延长气囊的实用寿命，柔性机械手不需要精准的定位便可快速抓取易碎、易伤等精密的不规则形状产品，其实用性、耐久性、兼容性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本实用新型的一些实施例，而非对本实用新型的限制。

图1本实施例的结构剖视图。

图2是本实施例的结构爆炸图。

图3是本实施例的密封板结构示意图。

图4位本实施例外固定座结构示意图。

图5位本实施例内固定座结构示意图。

图6为本实施例抓取物体时的动态图。

附图标记：

100.气囊200.固定装置210.内固定座220.外固定座400.密封板500.过滤装置600.气体分配器700.颗粒物101.气囊螺纹通孔501.过滤装置外螺纹212.内固定座安装孔211.内固定座螺纹孔213.内碗形部221.外固定座通孔223.外固定座螺纹孔222.外固定座安装孔224.外碗形部602.气体分配器上通气孔601.气体分配器侧通气孔401.密封板侧通气孔402.密封板通孔403.密封板螺纹孔404.密封板凸台800.密封板紧固件900.固定装置紧固件102.气囊开口1.被抓物。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

除非另作定义，本专利文件中所使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型专利说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

实施例一：

请参阅图1至图5，本实用新型提供一种柔性机械手，包括气囊(100)、固定装置(200)、密封板(400)、过滤装置(500)、气体分配器(600)和颗粒物(700)组成。

固定装置(200)由内固定座(210)和外固定座(220)组成，内固定座(210)里壁形成的碗形侧壁称为内碗形部(213)，外固定座(220)里壁形成的碗形侧壁称为外碗形部(224)，内固定座(210)和外固定座(220)侧壁向气囊(100)底部延伸，气囊(100)由内碗形部(213)和外碗形部(224)夹持并用4个紧固件(900)固定，紧固件(900)由外固定座(220)上方的4个十字方位圆周布置的下沉式通孔旋入，依次经过外固定座通孔(221)、气囊螺纹通孔(101)、内固定座螺纹孔(211)固定在内固定座(210)上，密封板(400)上方布有十字方向圆周布置的4个密封板通孔(402)，紧固件通过此通孔旋入外固定座(220)螺纹孔内，密封板(400)内贯通有倒置“L”型气道，密封板侧通气孔(401)与气体分配器侧通气孔(601)螺纹旋紧密封，气囊(100)内部空间填充颗粒物(700)，颗粒物(700)粒径大于过滤装置(500)滤网直径，颗粒物(700)占气囊(100)内部60％-70％的空间，密封板(400)下方有凸台(404)，密封板凸台(404)依次穿过外固定座安装孔(222)、气囊开口(102)和内固定座安装孔(212)，过滤装置外螺纹(501)旋入凸台(404)上内嵌的螺纹孔内。

具体地，图2所示气囊(100)为橡胶材质，气囊(100)上的螺纹孔内嵌螺纹套，气囊(100)形状为心形，也可为圆形或卵圆形；气囊(100)底部外壁印制花纹，增加与被抓物(1)的摩擦力，提高抓取牢固性。

具体地，图2所示内固定座(210)、外固定座(220)为橡胶材质，所述内固定座(210)、外固定座(220)上的螺纹孔内全部内嵌螺纹套。

具体地，本实施例中内固定座(210)和外固定座(220)侧壁向气囊(100)底部延伸至气囊(100)1/3处，也可延伸至气囊(100)1/5～1/2间的任一位置处，具体位置可以根据气囊(100)的大小及被抓物(1)的大小做相应改变。

具体地，本实施例所示的密封板(400)内贯通的“L”型单气道，除了为单气道，也可为“Y”形或“T”形双气道，一侧用于进气，一侧用于出气。

具体地，本实施例中的过滤装置(500)为过滤器，也可以为过滤板，其过滤板上的过滤孔内径小于颗粒物(1)粒径，过滤板可以布置在气囊开口(102)处与气体分配器(600)进出气口之间任意位置。

具体地，本事实例中颗粒物(700)为细沙，该颗粒物(700)也可为磨碎的咖啡颗粒或其他颗粒粉末状物质，颗粒的粒径可以根据被抓物(1)改变，如抓取较大物体，颗粒物(700)可为粗砂，具体可通过实验数据获得。

具体地，本实施例中给出的通孔和螺纹孔数目的设置根据各部件的外径和内径进行协调分布。周向均匀分布的对称设计，可以使得拆卸过程更平稳。

具体地，图2所示密封板(400)上方布置有密封板螺纹孔(403)，用于机械手操纵装置安装固定机械手。

本实用新型的工作原理如下：

首先，抽气装置向气囊(100)内注入微量气体，此时气体经过气体分配器(600)内的气道，流经密封板(400)“L”型气道和过滤装置(500)内的气道，气体通过过滤装置(500)上的过滤孔进入气囊(100)，气囊(100)微鼓起后，停止抽气装置输气，此时将气囊(100)底端外壁压至被抓物(1)上，气囊(100)内部的颗粒物(700)根据气囊(100)包裹被抓物(1)相适应的形状流动，气囊(100)底端外壁将被抓物(1)包裹后，保持机械手位置不变。

此时抽气装置对气囊(100)进行抽真空：

气囊(100)内的气体经由过滤装置(500)周围的过滤孔进入密封板(400)的“L”型气道，由于颗粒物(700)粒径大于密封板(400)过滤孔直径，颗粒物(700)经过过滤装置(500)后，可以保证抽取的气体中没有颗粒物(700)和其他杂质，气体经过密封板(400)的“L”型气道进入气体分配器(600)气道，抽气装置进行吸气吸走气囊(100)内的气体，使气囊(100)内部产生真空，此时气囊(100)内部的颗粒物(700)因为气囊(100)的收缩而保持紧固，从而使气囊(100)和颗粒物(700)包裹被抓物(1)，达到抓取的目的。

放置被抓物(1)时，将机械手移至指定放置位置后，由抽气装置缓慢将气体经原路注入气囊(100)，使气囊(100)内颗粒物(700)松散，被抓物(1)缓慢放置完成。

由于气囊(100)内颗粒物(700)在重力作用下下坠，加之气囊(100)工作时上下运动，使弹性的气囊(100)在重复工作后极易变形下坠或弹力失效，因此气囊(100)内增加的内固定座(210)与气囊(100)外的外固定座(220)夹持住气囊(100)，防止气囊(100)因反复拉伸后形变，导致气囊(100)弹性失效，内固定座(210)与外固定座(220)这种夹持气囊(100)的方式也可以增加气囊(100)的密封性，保证气囊(100)始终保持良好的密封效果。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性机械手，包括气囊(100)和固定装置(200)，所述固定装置(200)与所述气囊(100)固定连接，所述气囊(100)内填充有颗粒物(700)以使得该气囊(100)在负压作用下产生适于夹持工件的凹形状；其特征在于：

所述固定装置(200)包括外固定座(220)和内固定座(210)，所述外固定座(220)贴合所述气囊(100)的外表面，所述内固定座(210)贴合所述气囊(100)的内表面；

其中，所述外固定座(220)和内固定座(210)之间形成固定气囊(100)上部的夹持空间，该夹持空间适于在转移工件过程中限制气囊(100)的摆动幅度。

2.根据权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于：在高度方向上，所述外固定座(220)沿着气囊(100)的外表面延伸至1/5～1/2间的位置处。

3.根据权利要求1或2所述的柔性机械手，其特征在于：在高度方向上，所述内固定座(210)沿着气囊(100)的内表面延伸至1/5～1/2间的位置处。

4.根据权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于：所述外固定座(220)具有贴合气囊(100)外表面的外碗形部(224)。

5.根据权利要求4所述的柔性机械手，其特征在于：所述内固定座(210)具有贴合气囊(100)内表面的内碗形部(213)。

6.根据权利要求5所述的柔性机械手，其特征在于：所述外碗形部(224)和内碗形部(213)之间形成夹持固定气囊(100)上部的夹持空间。

7.根据权利要求1或6所述的柔性机械手，其特征在于：所述外固定座(220)可拆卸地接合内固定座(210)。

8.根据权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于：所述颗粒物(700)填充在气囊(100)内的部分空间。

9.根据权利要求1或8所述的柔性机械手，其特征在于：所述固定装置(200)上可拆卸地连接有过滤装置(500)，所述过滤装置(500)由气囊上部深入气囊(100)之中。

10.根据权利要求1所述的柔性机械手，其特征在于：所述固定装置(200)上配置有气体分配器(600)，所述气体分配器(600)连通抽气装置。

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