电磁驱动杆簇式自适应机械手装置制造方法及图纸

电磁驱动杆簇式自适应机械手装置，属于机器人手技术领域，包括基座，线圈，固定孔板和多个中心线相互平行的滑动推杆等；该装置作为机器人末端执行器，结合普通夹持型机械装置，用于抓取物体，实现了自适应稳定抓取。该装置在抓取物体时，通过放置于目标物体两侧的机械手手指的相对滑动，机械手的自适应变形，实现对目标物体的包裹，从而实现了机械手和目标物体的全包裹或多点、大面积接触，多点、大面积向目标物体施加力，实现对较大范围的材质、形状、尺寸的目标物体的稳定抓取。该装置结构简单，控制容易，可靠性高，工作稳定，适用范围广。

【技术实现步骤摘要】
电磁驱动杆簇式自适应机械手装置
本专利技术属于机器人手
，属于一种夹持型自适应机械手，特别涉及一种电磁驱动杆簇式自适应机械手装置的结构设计。
技术介绍
机器人手在机器人工作过程中起着关键的作用，可以用来将机器人手臂和工件进行临时的连接和固定，能够在适当的时候进行握紧和释放工件。通常，夹持型机械手用于抓取特定工件时，机械手被设计成与工件相适应的形式，常为同一台机器人设计多个不同形状、种类的机械手，以便机器人在工作的时候根据不同的抓取任务分别使用。如果机器人手具自适应性，即在抓取前不需要知道抓取的工件的形状、材质与大小，并且在抓取过程中也不需要对被抓取的工件进行过于细致的检测，不增加传感器的种类和数量，不增加控制的复杂程度，可以自适应地抓取工件，将会使得这种机器人手得到大范围的应用。英国Shadow公司研制了一种Shadow五指灵巧手，它的驱动源是名为“空气肌肉”的一种气动装置，它由5个手指构成，其中每个手指具有4个自由度，Shadow手在无名指和小指处增加了一个内敛自由度，该自由度结合拇指的侧摆自由度保证了灵巧手较好的包络性能，Shadow灵巧手本体及腕部系统共计24个自由度。Shadow手是目前世界上第一个完全模仿人手自由度设计的灵巧手，为了商业化的目的，在灵巧手的设计过程首次引入了灵巧手外形美化设计的理念。该设计的不足之处在于：1.气动机构的非线性性质，导致外置式灵巧手的控制非常困难；气动机构的柔性，使得传感器获得信息并不能反映灵巧手手指关节位置和关节驱动力(驱动电流)，增加了控制器设计的难度。2.气动机构预紧和标定均非常困难，由于灵巧手手指的非模块化设计，使得其可维护性和互换性较差；驱动器外置于机器人前臂的方式要求机器人灵巧手和机器人手臂作为一个模块进行设计，降低了机器人各部分模块化设计和维护的可能性，增加了设计难度。3.复杂的传动和多自由度，增加了机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度，成本很高。国内某大学提出的一种磁流变液杆簇自适应手装置，包括基座和多个滑动推杆，每个滑动推杆的一端滑动镶嵌在基座中且滑动方向与该滑动推杆的中心线平行。该装置采用多个滑动推杆、弹性薄膜、线圈、磁流变液和簧件等综合实现离散自适应抓取功能，利用多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能，不需要根据物体的形状、大小调整该装置利用线圈通电产生磁场，使磁流变液体固化，进而多个滑动推杆向装置的中心弯曲变形，达到对物体的多点多向稳定抓持效果。该设计的不足之处在于：1.单方向接触被抓持物体，且自适应过程要求物体对机械手产生力的作用，对于无法固定的被抓持物体，会造成自适应过程无法完成。2.被动柔顺性，在自适应的过程中，对被抓持的物体形状尺寸要求高，例如，对于接触面为平面的物体，会造成无法抓持物体。3.单个机械手单独使用，依靠推杆末端的弹簧力抓持物体，抓持力小，无法抓持质量较大的物体。国内某大学提出的一种腱绳驱动颗粒阻塞的球形自适应机器人手装置，该装置包括基座、驱动器、传动机构、通道件、第一拉膜件、第二拉膜件、颗粒材料、过滤层、弹性薄膜和流体。该装置的工作原理是通过拉动第一拉膜件和第二拉膜件，弹性薄膜向上方凹陷变形，弹性薄膜包裹物体并自适应贴合物体外形，部分流体在受压迫状态进入通道件的上方，在弹性薄膜和物体之间可能形成密封的负压区域，在流体压力、大气压和弹性薄膜摩擦力的共同作用下，实现物体抓取，颗粒材料在弹性薄膜下方中的密度增加产生的固化效果会带来更大的抓持力。该装置实现了多维自适应抓取功能，可以自动适应抓取不同形状、尺寸的物体；能够实现多个方向对物体的适应，抓取稳定快速，结构简单。该设计的不足之处相似，主要在于：1.单方向接触被抓持物体，且自适应过程要求物体对机械手产生力的作用，对于无法固定的被抓持物体，会造成自适应过程无法完成。2.被动柔顺性，在自适应的过程中，对被抓持的物体形状尺寸要求高，例如，对于接触面为平面的物体，会造成无法抓持物体。3.单个机械手单方向抓持，依靠流体压力、大气压和弹性薄膜摩擦力的共同作用抓持物体，抓持力小，无法抓持质量较大的物体。4.每次使用都采取自适应过程，磨损严重，长期使用，可能会造成漏气，漏液等问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了改进已有夹持型机械手的不足，提供一种电磁驱动杆簇式自适应机械手装置。该机械手装置在抓取物体时，对物体大小和形状具有自适应性，实现了对物体的稳定夹持效果，能够对工件进行全方位或较大范围的包裹，增大机械手和工件之间的接触面积，提供较大抓持力，对不同方向放置的各种形状，各种材料的物体均能有效抓持；相对已有自适应机械手，该机械手结构较为简单，抓持更稳定；适合在较多粉尘和飞絮等恶劣物理环境中使用，能在太空等非重力环境中使用，能在海底等高压力环境中使用，不会造成被抓持物体逃逸，环境适应性好，长期使用的可靠性高，抓持稳定性高。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术涉及一种电磁驱动杆簇式自适应机械手装置，该机械手装置由两个以上的对称结构组成，每个这种结构包括基座，线圈，固定孔板和多个滑动推杆；在一个机械手中的这种机构为r个，推杆为m个，每个滑动推杆的中心线相互平行，顶端带有缓冲部件，该电磁控制杆簇自适应机械手还包括弹性薄膜、张紧机构；滑动推杆可采用硅钢片叠加而成，也可采用永磁体制成，推杆的横截面是正n边形或者其它多边形或者圆形；所述弹性薄膜可变形，弹性薄膜具有开口，所述弹性薄膜包裹所有滑动推杆伸出基座的部分，弹性薄膜的开口侧密封固定在基座上，弹性薄膜和基座密封形成密闭的腔体；上述的线圈可导电，缠绕在基座的周围，固定孔板上的孔型和推杆截面相配合，孔数为k的高强度材料制成的网孔板，固定孔板分为两组，每组的孔板数分别为i，t。张紧机构用于向相反方向张紧以使固定孔板错位抱紧滑动推杆，在自适应过程中，张紧机构使固定孔板处于释放推杆的状态，自适应完成后，张紧机构使固定网孔板处于抱紧推杆的状态。其中，r大于等于1，m为大于等于2的自然数，n为大于等于3的自然数(n＝6时为最优)，k为大于等于m的自然数，i为大于等于1的自然数，t为大于等于1的自然数。本专利技术所述的电磁驱动杆簇式自适应机械手装置，其特征在于：每侧的多个推杆相对移动至被抓取物体表面，对被抓取的物体形成点阵式、多个点面相结合的包络方式；弹性薄膜由弹性可排空的材料制成。本专利技术所述电磁驱动杆簇式自适应机械手装置，其特征在于：所述滑动推杆包括至少两个杆件，所述每个推杆均可独立沿轴向移动。本专利技术与现有技术相比，具有以下突出特点：1.本专利技术装置采用滑动推杆、弹性薄膜、线圈、固定孔板，基座等多个部件综合实现自适应抓取功能，利用线圈通电产生磁场，在磁场作用下，多个可独立运动的滑动推杆和固定孔板实现对物体大小和形状的自适应功能，不需要根据物体的形状、大小调整机械手，利用固定孔板的反向运动，使滑动推杆的位置固定，达到稳定抓待效果。抓取过程的形封闭和力封闭效果好，稳定抓取性能优越，稳定性高，可靠性好，结构与相近性能机械手相比较为简单。2.该装置对不同方向放置的各种形状物体，各种材料(磁性材料和非磁性材料)的物体均可有效抓持，对对象适应性好。3.该装置中，所有滑动推杆与固定孔板等较好地封闭在了装置内部，因此该装置适合交比较恶劣(如存在较多粉尘、飞絮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.该机械手装置由两个以上的对称结构组成，每个这种结构包括基座，线圈，固定孔板和多个滑动推杆；在一个机械手中的这种机构为r个，推杆为m个，每个滑动推杆的中心线相互平行，顶端带有缓冲部件，该电磁控制杆簇自适应机械手还包括弹性薄膜、张紧机构；滑动推杆可采用硅钢片叠加而成，也可采用永磁体制成，推杆的横截面是正n边形或者其它多边形或者圆形；所述弹性薄膜可变形，弹性薄膜具有开口，所述弹性薄膜包裹所有滑动推杆伸出基座的部分，弹性薄膜的开口侧密封固定在基座上，弹性薄膜和基座密封形成密闭的腔体；上述的线圈可导电，缠绕在基座的周围，固定孔板上的孔型和推杆截面相配合，孔数为k的高强度材料制成的网孔板，固定孔板分为两组，每组的孔板数分别为i，t。张紧机构用于向相反方向张紧以使固定孔板错位抱紧滑动推杆，在自适应过程中，张紧机构使固定孔板处于释放推杆的状态，自适应完成后，张紧机构使固定网孔板处于抱紧推杆的状态。其中，r大于等于1，m为大于等于2的自然数，n为大于等于3的自然数(n＝6时为最优)，k为大于等于m的自然数，i为大于等于1的自然数，t为大于等于1的自然数。

【技术特征摘要】
1.该机械手装置由两个以上的对称结构组成，每个这种结构包括基座，线圈，固定孔板和多个滑动推杆；在一个机械手中的这种机构为r个，推杆为m个，每个滑动推杆的中心线相互平行，顶端带有缓冲部件，该电磁控制杆簇自适应机械手还包括弹性薄膜、张紧机构；滑动推杆可采用硅钢片叠加而成，也可采用永磁体制成，推杆的横截面是正n边形或者其它多边形或者圆形；所述弹性薄膜可变形，弹性薄膜具有开口，所述弹性薄膜包裹所有滑动推杆伸出基座的部分，弹性薄膜的开口侧密封固定在基座上，弹性薄膜和基座密封形成密闭的腔体；上述的线圈可导电，缠绕在基座的周围，固定孔板上的孔型和推杆截面相配合，孔数为k的高强度材料制成的网孔板，固定孔板分为两组，每组的孔板数分别为i，t。张紧机构用于向相反方向张紧以...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春平，李志华，
申请(专利权)人：大理大学，
类型：发明
国别省市：云南,53