薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统技术方案

本发明专利技术涉及一种薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，该系统包括实验台、机械手和实验工件，所述的实验台设置在支架上，在实验台上设有控制柜、工件定位角铁、装配模座及高速摄像系统，在实验台的边沿固定有立架，在立架上固定有水平的横向直线运动模组，该横向直线运动模组的横向运动块上固定有竖直的纵向直线运动模组，该纵向直线运动模组的纵向运动块上固定有安装架，该安装架上固定有竖直设置的机械手；本发明专利技术系统中机械手上的内撑机构的内撑速度可调可控，研究不同速度冲击下的接触力的传递，运动模组通过机械手将工件向上提升运动的速度、加速度可调可控，研究运动加速度变化下，工件与橡胶减震层表面摩擦力的变化情况。

【技术实现步骤摘要】
薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统
本专利技术涉及机器人的
，特别涉及一种薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统。
技术介绍
对于工业生产机器人来说，取料和放料是最基本的功能，然而对于不同类型的产品所需要的夹头也不一样，其中对于圆柱类工件，一般采用外夹式夹头，即从工件的外部来夹持工件，而这些夹头多是利用三个夹爪组成类圆柱孔来夹紧并移动圆柱体类工件的；对于管状类工件，一般采用内撑式结构的机械手，即从工件的内部进行夹紧，利用多个内撑体组成类圆柱状的结构并伸入管状类工件的内部，实现对管状类工件的抓取和移动，例如现有技术（申请号：CN202010355810.4，主题名称：易碎薄壁圆柱形内壁工件的内撑式作业自适应柔顺机械手），采用多个相同的且沿径向同时移动的圆弧条状的内撑体伸入管状类工件的内部，且内撑体的曲率半径与抓取的工件的内径匹配，通过内撑的形式抓取工件，但是，对于易碎的管状类工件来说，其本身属于易碎件，对作用的力比较敏感，并且机械手抓取工件的过程是一个复杂的受力过程，需要通过对不同直径尺寸的工件进行反复实验研究和测试，确定在满足工件内力允许条件下的最大可行的抓取冲击速度以及保证工件快速可靠转运的系统运动规律，才能得出完整、合理的操作方案。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提出一种薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统。具体内容如下：薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，该系统包括实验台、机械手和实验工件，其特征是：所述的实验台设置在支架上，在实验台上设有控制柜、工件定位角铁、装配模座及高速摄像系统，在实验台的边沿固定有立架，在立架上固定有水平的横向直线运动模组，所述的横向直线运动模组包括伺服电机甲，伺服电机甲通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有横向运动块，该横向运动块上固定有竖直的纵向直线运动模组，横向直线运动模组包括伺服电机乙，伺服电机乙通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有纵向运动块，该纵向运动块上固定有安装架，该安装架上固定有竖直设置的机械手；所述的机械手包括外部的圆柱形套筒、安装在套筒内的抓取装置以及安装在套筒上端的自适应连接装置，所述的套筒竖直固定在上述的安装架上；所述的抓取装置包括盘形主体、设置在盘形主体的下表面并沿圆周均布的至少三个相同的内撑机构；所述的内撑机构包括有，固定在盘形主体的下表面垂直向外伸出的支撑腿，该支撑腿外侧面到盘形主体中心的最大距离小于盘形主体的半径；沿盘形主体的径向贯穿该支撑腿下端滑动孔的滑动块，两端分别通过铰接轴连接滑动块里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该连杆的下端与滑动块的里端铰接；固定在滑动块外端的圆弧条状的内撑体，该内撑体上表面的中间位置固定在对应滑动块外端的下表面上，在内撑体的外侧设有圆弧条形的弹性调节板，该弹性调节板与内撑体之间连接有中心螺柱，该中心螺柱的外端垂直固定在弹性调节板内圆弧面的中心，中心螺柱的内端贯穿内撑体中心位置上的通孔并通过两个夹紧螺母将两者固定，两个夹紧螺母均通过螺纹连接在中心螺柱上且分别夹紧在内撑体的内外圆弧面上，在弹性调节板与内撑体之间还连接有若干个用于改变弹性调节板曲率半径的伸缩调节机构，若干个伸缩调节机构对称分布在中心螺柱的两侧，在弹性调节板的外圆弧面上设有厚度均匀的橡胶减震层，且每个弹性调节板上的橡胶减震层的外圆弧面均在同一圆柱面上。优选的，所述的滑动块包括滑动伸缩连接的固定块和调节块，固定块的内端与连杆的下端铰接，调节块的外端固定在内撑体上，固定块的外端面上垂直固定有水平向外伸出的方形导向连接杆，调节块的内部设有沿其长度方向水平贯通且与导向连接杆匹配的滑动孔，导向连接杆从调节块的内端插入滑动孔内形成滑动副，且固定块和调节块的横截面轮廓对应匹配，在调节块两侧面设有对称的且与滑动孔连通的螺纹孔，每个螺纹孔内均通过螺纹连接有与其匹配的且顶紧在导向连接杆侧面的顶丝。优选的，所述的伸缩调节机构包括调节螺杆，该调节螺杆的外端连接在弹性调节板的内圆弧面上，调节螺杆的内端贯穿内撑体上对应的摆动孔并与内撑体连接，上述的摆动孔水平设置，且所有调节螺杆的中心线与中心螺柱的中心线均在同一水平面上。优选的，所述的调节螺杆的外端固定在弹性调节板的内圆弧面上，调节螺杆的内端贯穿内撑体上对应的摆动孔并通过两个手动螺母将两者固定，两个手动螺母均通过螺纹连接在调节螺杆上且分别夹紧在内撑体的内外圆弧面上。优选的，所述的摆动孔为长圆孔，在摆动孔的内端口设有紧贴在内撑体内圆弧面上的球面垫圈，对应的调节螺杆从球面垫圈的内部贯穿，且球面垫圈被夹紧在对应侧的夹紧螺母与内撑体之间。优选的，所述的调节螺杆的外端通过竖直的第一铰接轴铰接在铰接座上，该铰接座对应固定在弹性调节板的内圆弧面上。优选的，所述的调节螺杆的外端设有圆环形的定位槽，该定位槽上同轴安装有与其匹配形成转动副的卡环，该卡环上固定有上下对称的第一固定耳，每个第一固定耳均通过第二铰接轴对应铰接在与弹性调节板内圆弧面固定的第二固定耳上，在调节螺杆上通过螺纹连接有固定螺母，该固定螺母上固定有上下对称的第三固定耳，每个第三固定耳均通过第三铰接轴对应铰接在与内撑体外圆弧面固定的第四固定耳上，且第一铰接轴和第二铰接轴平行且竖直，所述的调节螺杆的内端面设有内六方调节孔。优选的，所述的调节螺杆的内端圆周面上设有直径大于其外径的圆环形凸台，调节螺杆的外圆周还设有圆环形的卡槽，该卡槽上卡装有与其匹配的卡簧，卡簧与圆环形凸台之间形成上述的定位槽。优选的，所述的中心螺柱上套装有普通垫圈，该普通垫圈夹紧在内撑体的内圆弧面和对应夹紧螺母之间。优选的，所述的橡胶减震层的外圆弧面上镶嵌有压力传感器，所述的实验工件的外圆周面上设有位移传感器和加速度传感器，所述的直线运动驱动器包括伺服电机丙，伺服电机丙通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有滑块，滑块上固定有与连杆铰接的运动部件。本专利技术的有益技术效果：本专利技术是一种薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，首先，机械手中直线运动驱动器采用伺服电机丙，加减速器，加丝杆滑块的模式，通过伺服电机丙调速改变机械手的内撑速度，利用压力传感器测量橡胶减震层与实验工件之间的冲击力；采用高速摄像系统、加速度传感器以及位移传感器去测量接触瞬时实验工件振动及运动姿态变化，以确定在满足工件内力允许条件下的最大可行的抓取冲击速度；提升运动中，提升过程速度、加速度可调，采用高速摄像系统、位移传感器、加速度传感器，检测实验工件的运动变化，捕捉工件的滑移点，进而研究实验工件与橡胶减震层之间的摩擦力变化，寻求保证工件快速可靠转运的系统运动规律（包含速度、加速度等的变化），关键的是，通过确定在满足工件内力允许条件下的最大可行的抓取冲击速度以及保证工件快速可靠转运的系统运动规律，为后续设计特定抓取对象的机械手系统提供理论支持，可以极大的优化机械手系统，提升作业效率。其次，机械手中滑动块采用伸缩连接的固定块和调节块组合而成，在一定范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，该系统包括实验台、机械手和实验工件，其特征是：/n所述的实验台设置在支架上，在实验台上设有控制柜、工件定位角铁、装配模座及高速摄像系统，在实验台的边沿固定有立架，在立架上固定有水平的横向直线运动模组，所述的横向直线运动模组包括伺服电机甲，伺服电机甲通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有横向运动块，该横向运动块上固定有竖直的纵向直线运动模组，横向直线运动模组包括伺服电机乙，伺服电机乙通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有纵向运动块，该纵向运动块上固定有安装架，该安装架上固定有竖直设置的机械手；/n所述的机械手包括外部的圆柱形套筒、安装在套筒内的抓取装置以及安装在套筒上端的自适应连接装置，所述的套筒竖直固定在上述的安装架上；/n所述的抓取装置包括盘形主体、设置在盘形主体的下表面并沿圆周均布的至少三个相同的内撑机构；/n所述的内撑机构包括有，固定在盘形主体的下表面垂直向外伸出的支撑腿，该支撑腿外侧面到盘形主体中心的最大距离小于盘形主体的半径；沿盘形主体的径向贯穿该支撑腿下端滑动孔的滑动块，两端分别通过铰接轴连接滑动块里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该连杆的下端与滑动块的里端铰接；固定在滑动块外端的圆弧条状的内撑体，该内撑体上表面的中间位置固定在对应滑动块外端的下表面上，在内撑体的外侧设有圆弧条形的弹性调节板，该弹性调节板与内撑体之间连接有中心螺柱，该中心螺柱的外端垂直固定在弹性调节板内圆弧面的中心，中心螺柱的内端贯穿内撑体中心位置上的通孔并通过两个夹紧螺母将两者固定，两个夹紧螺母均通过螺纹连接在中心螺柱上且分别夹紧在内撑体的内外圆弧面上，在弹性调节板与内撑体之间还连接有若干个用于改变弹性调节板曲率半径的伸缩调节机构，若干个伸缩调节机构对称分布在中心螺柱的两侧，在弹性调节板的外圆弧面上设有厚度均匀的橡胶减震层，且每个弹性调节板上的橡胶减震层的外圆弧面均在同一圆柱面上。/n...

【技术特征摘要】
1.薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，该系统包括实验台、机械手和实验工件，其特征是：
所述的实验台设置在支架上，在实验台上设有控制柜、工件定位角铁、装配模座及高速摄像系统，在实验台的边沿固定有立架，在立架上固定有水平的横向直线运动模组，所述的横向直线运动模组包括伺服电机甲，伺服电机甲通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有横向运动块，该横向运动块上固定有竖直的纵向直线运动模组，横向直线运动模组包括伺服电机乙，伺服电机乙通过减速器与丝杆连接，丝杆上通过螺纹连接有纵向运动块，该纵向运动块上固定有安装架，该安装架上固定有竖直设置的机械手；
所述的机械手包括外部的圆柱形套筒、安装在套筒内的抓取装置以及安装在套筒上端的自适应连接装置，所述的套筒竖直固定在上述的安装架上；
所述的抓取装置包括盘形主体、设置在盘形主体的下表面并沿圆周均布的至少三个相同的内撑机构；
所述的内撑机构包括有，固定在盘形主体的下表面垂直向外伸出的支撑腿，该支撑腿外侧面到盘形主体中心的最大距离小于盘形主体的半径；沿盘形主体的径向贯穿该支撑腿下端滑动孔的滑动块，两端分别通过铰接轴连接滑动块里端和直线运动驱动器的活动部件之间的连杆，该连杆的下端与滑动块的里端铰接；固定在滑动块外端的圆弧条状的内撑体，该内撑体上表面的中间位置固定在对应滑动块外端的下表面上，在内撑体的外侧设有圆弧条形的弹性调节板，该弹性调节板与内撑体之间连接有中心螺柱，该中心螺柱的外端垂直固定在弹性调节板内圆弧面的中心，中心螺柱的内端贯穿内撑体中心位置上的通孔并通过两个夹紧螺母将两者固定，两个夹紧螺母均通过螺纹连接在中心螺柱上且分别夹紧在内撑体的内外圆弧面上，在弹性调节板与内撑体之间还连接有若干个用于改变弹性调节板曲率半径的伸缩调节机构，若干个伸缩调节机构对称分布在中心螺柱的两侧，在弹性调节板的外圆弧面上设有厚度均匀的橡胶减震层，且每个弹性调节板上的橡胶减震层的外圆弧面均在同一圆柱面上。


2.根据权利要求1所述的薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，其特征是：所述的滑动块包括滑动伸缩连接的固定块和调节块，固定块的内端与连杆的下端铰接，调节块的外端固定在内撑体上，固定块的外端面上垂直固定有水平向外伸出的方形导向连接杆，调节块的内部设有沿其长度方向水平贯通且与导向连接杆匹配的滑动孔，导向连接杆从调节块的内端插入滑动孔内形成滑动副，且固定块和调节块的横截面轮廓对应匹配，在调节块两侧面设有对称的且与滑动孔连通的螺纹孔，每个螺纹孔内均通过螺纹连接有与其匹配的且顶紧在导向连接杆侧面的顶丝。


3.根据权利要求1所述的薄壁易碎件内撑式抓取机械手作业冲击与转运过程实验系统，其特征是：所述的伸缩调...

【专利技术属性】
技术研发人员：王良文，巩晓赟，王若澜，刘艳红，李应生，陈志宏，霍本岩，王才东，孟凡念，王壮，李帅琦，栗培栋，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41