一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪制造技术

一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，支架与底座固定连接形成框形结构，气缸位于框形结构内与底座固定连接，手爪包括曲柄滑块机构和变胞机构，夹头与变胞机构固定连接，工件为抓取对象，夹头与工件接触面上设置接触力传感器；连杆通过转动副A连接在气缸活塞上，连杆与变胞机构活动连接，连杆、气缸活塞和变胞机构中的连杆1构成曲柄滑块机构；曲柄滑块机构的滑块为气缸活塞，连杆与气缸活塞活动连接，力反馈控制系统与接触力传感器相连、气缸相连，与现有技术相比，基于变胞机构的气动柔性抓取机械手爪实现了少驱动、控制简单、成本低、有一定柔性、可靠性高且具有自适应的抓取空间几何形状复杂物体或者是模拟人手的运动动作特点的目的。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，支架与底座固定连接形成框形结构，气缸位于框形结构内与底座固定连接，手爪包括曲柄滑块机构和变胞机构，夹头与变胞机构固定连接，工件为抓取对象，夹头与工件接触面上设置接触力传感器；连杆通过转动副A连接在气缸活塞上，连杆与变胞机构活动连接，连杆、气缸活塞和变胞机构中的连杆1构成曲柄滑块机构；曲柄滑块机构的滑块为气缸活塞，连杆与气缸活塞活动连接，力反馈控制系统与接触力传感器相连、气缸相连，与现有技术相比，基于变胞机构的气动柔性抓取机械手爪实现了少驱动、控制简单、成本低、有一定柔性、可靠性高且具有自适应的抓取空间几何形状复杂物体或者是模拟人手的运动动作特点的目的。【专利说明】一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪
本专利技术涉及一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，属于机械手爪
。
技术介绍
机械手爪广泛用于自动化装备或系统对特定对象的抓取、搬运和拿放。目前通用的机械手爪分为无关节、固定单关节和自由多关节3种，按手指的数量又可分为两指、三指、四指等，其中以两指用的最多。两指或三指无关节或固定单关节型，对空间几何形状简单物体的抓取、搬运和拿放比较方便，添加接触力传感器和力反馈控制系统后可以控制手指抓取力的大小，实现安全抓取。为了能够实现自适应安全抓取或高度仿人手运动，目前基本上都是采用自由多关节型的两指、三指或五指机械手爪，每个关节的驱动多采用电机和钢丝绳传动，结合接触力传感器由控制系统控制每个关节的独立运动来实现安全、可靠抓取物体。但对于空间几何形状复杂物体的抓取、搬运和拿放，或者是模拟人手的运动动作却不能够很好实现，目前的现有机械手爪具有驱动、控制系统复杂、成本高、可靠性低等问题。鉴于上述问题，有必要提供一种新型的自由多关节型机械手爪，以解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的:针对现有技术的不足，提供一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，该机械手爪具有自适应、驱动少、控制简单，成本低，可靠性高等特点。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是这样实现的:一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，包括气缸、支架、底座、接触力传感器、力反馈控制系统、手爪、夹头，支架与底座固定连接形成框形结构，气缸位于框形结构内与底座固定连接，手爪包括曲柄滑块机构和第一变胞机构(0BCD)，夹头与第一变胞机构固定连接，工件为抓取对象，夹头与工件接触面上设置接触力传感器；连杆五通过转动副A连接在气缸活塞上，连杆五与第一变胞机构(0B⑶)活动连接，连杆五、气缸活塞和第一变胞机构(OBCD)中的连杆一构成曲柄滑块机构；曲柄滑块机构的滑块为气缸活塞，连杆五与气缸活塞活动连接,力反馈控制系统与接触力传感器相连、气缸上部相连。一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，采用两指(或多指)结构，每指包括曲柄滑块机构、变胞机构、夹头、硅胶及接触力传感器、气缸、支架和底座，其中气缸、支架、底座为两指(或多指)共享，每指的主体机构为一曲柄滑块机构串联一变胞机构。所述变胞机构为其中一转动副采用扭簧(或拉簧)及定位块锁紧的变胞铰链四杆机构，该变胞铰链四杆机构位于曲柄上，与上述曲柄滑块机构相串联。两指(或多指)中的变胞铰链四杆机构关键部位有两个(或多个)变胞转动关节，他们左右(或周向均布)对称于气缸轴线，共享同一转动副(或周向均布多个转动副)安装于支架上，铰链四杆中的变胞转动关节组成夹持关节，该关节的两杆为采用扭簧(或拉簧)及定位块锁紧转动副连接的两杆，他们为机械手爪的两个夹持杆，其夹持表面上衬以硅胶并贴以接触力传感器。其中手指数及每个手指的变胞转动关节数可按需要增减。所述曲柄滑块机构的滑块为气缸活塞，曲柄为变胞机构中的非夹持关节杆中某一杆，由连杆通过转动副分别连接气缸活塞和曲柄，两指(或多指)中的曲柄滑块机构左右(或周向均布)对称于气缸轴线布置，气缸体固定于底座上与活塞组成移动副。所述支架固定安装于底座上。整个机械手各关节驱动都只需要同一个气缸活塞驱动，无需其它驱动源。变胞机构有关各运动副何时动作，与被夹持物何时与夹持杆相接触有关，具有自适性。力反馈控制系统与接触力传感器相连、与气缸相连。本专利技术的有益效果是:相较于现有技术，本专利技术所述一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪实现了自适应、驱动少、控制简单，成本低，可靠性高的抓取空间几何形状复杂物体或者是模拟人手的运动动作的目的。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪两手指，每指两关节的结构简图。图中标号:1、连杆2、连杆3、连杆4、连杆5、连杆6、气缸活塞7、支架8、底座9、夹头1’、连杆W、连杆Y、连杆V、连杆Y、连杆【具体实施方式】如图1所示，本专利技术的基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪包括第一变胞机构(0B⑶)、第二变胞机构(OB' C1 Di )、连杆五5、连杆五Y、气缸活塞6、支架7、底座8、夹头9、夹头9'、工件10。支架7与底座8固连，气缸体固定于底座上与活塞6组成移动副。所述第一变胞机构(0B⑶)为由连杆一 1、连杆二 2、连杆三3、连杆四4分别通过转动副B、C、D、0连接而成的铰链四杆机构；所述第二变胞机构(OB' C' D')为由连杆一I1、连杆二 W、连杆三:V、连杆四V分别通过转动副K ,C1、O连接而成的铰链四杆机构；所述转动副D、Di带有扭簧及定位块；所述夹头9与连杆三3固定连接，所述夹头9'与连杆三3'固定连接，所述工件10为抓取对象；所述连杆四4、连杆四4'、夹头9、夹头9'与工件10接触面上衬以硅胶并贴以接触力传感器；当连杆四4 (连杆四4')没有遇到工件10时，转动副D (Di )处扭簧所受连杆三3 (连杆三:V )与连杆四4 (连杆四4/ )的相对转动分离力矩小于扭簧的闭合力矩，连杆三3 (连杆三3')与连杆四4 (连杆四4')无相对运动产生，此时第一变胞机构(0B⑶)第二变胞机构(OB' C' D')可视为一个刚性整体构件；当连杆四4 (连杆四4')遇到工件10时，连杆四4 (连杆四4')被工件10所阻挡，不能运动，变为机架，这时机构在气缸活塞6向上运动时，通过连杆五5 (连杆五5 ^ )，连杆二 2 (连杆二 2 ^ )推动连杆三3 (连杆三3')。当转动副D (D')处扭簧所受连杆三3 (连杆三3')与连杆四4 (连杆四4')的相对转动分离力矩大于扭簧的闭合力矩时，连杆三3 (连杆三Y )相对于连杆四4 (连杆四V )将产生相对转动，此时第一变胞机构(0B⑶)第二变胞机构(OB' C' D')变成为一个铰链四杆机构，连杆三3 (连杆三3')的运动是受工件10的位置变化而变化，具有自适应性。所述气缸体用螺钉固定于底座8上，与活塞6组成移动副。所述第一变胞机构(0B⑶)、第二变胞机构(OB' C1 D')以气缸活塞6中心线为中心，呈左右对称布置，且用复合铰链O固定于支架7上，所述支架7用螺钉固定于底座8上；所述连杆五5、连杆五5'以气缸活塞6中心线为中心呈左右对称布置，连杆五5通过转动副A连接在气缸活塞6上,连杆五5通过复合铰链B与第一变胞机构(OB⑶)连接,连杆五5、气缸活塞6和第一变胞机构(0B⑶)中的连杆一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪，其特征在于，包括气缸、支架（7）、底座（8）、接触力传感器、力反馈控制系统、手爪、夹头（9），支架（7）与底座（8）固定连接形成框形结构，气缸位于框形结构内与底座（8）固定连接，手爪包括曲柄滑块机构和第一变胞机构（OBCD），夹头（9）与第一变胞机构固定连接，工件（10）为抓取对象，夹头（9）与工件（10）接触面上设置接触力传感器；连杆五（5）通过转动副A连接在气缸活塞（6）上，连杆五（5）与第一变胞机构（OBCD）活动连接，连杆五（5）、气缸活塞（6）和第一变胞机构（OBCD）中的连杆一(1)构成曲柄滑块机构；曲柄滑块机构的滑块为气缸活塞（6），连杆五（5）与气缸活塞（6）活动连接，力反馈控制系统与接触力传感器相连、与气缸相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马履中，陈修祥，费鹏，刘旭东，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32