專利名稱：仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)化機(jī)械部件，特別涉及一種具有柔性?shī)A持結(jié)構(gòu)的機(jī)械夾 具總成。
背景技術(shù)：
機(jī)械夾具作為重要制造裝備中較為主要的關(guān)鍵裝備而被廣泛研究和應(yīng)用，主要應(yīng) 用于汽車、船舶、艦艇、飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船、大型機(jī)床、大型生產(chǎn)線與設(shè)備組以及鋼 鐵冶金等行業(yè)?，F(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)機(jī)械夾具(機(jī)械手)普遍采用的原理為通過(guò)驅(qū)動(dòng)完成夾持，功能 較為單一，特別是機(jī)械夾具(機(jī)械手)本身，為了保證夾持力，夾持面硬度較高，而且為一體 設(shè)計(jì)，能夠完成特定的夾持任務(wù)。而在對(duì)于需運(yùn)送工件對(duì)于運(yùn)送過(guò)程要求較高時(shí)，比如，對(duì) 于精度較高、表面質(zhì)量需要嚴(yán)格保證的工件，對(duì)機(jī)械夾具則提出較高的要求。而且絕大多數(shù) 的工件的形狀并不規(guī)則，現(xiàn)有的機(jī)械夾具結(jié)構(gòu)由于對(duì)于形狀不規(guī)則得自適應(yīng)性較差，使其 不具有通用性。因此，應(yīng)用具有很大的局限性。因此需要一種具有一定自適應(yīng)能力的機(jī)械夾具，能夠適應(yīng)于不同形狀工件的夾 持，同時(shí)能夠用于對(duì)于表面精度和表面質(zhì)量要求較高的工件的夾持工作，通用性較強(qiáng)，節(jié)約 現(xiàn)場(chǎng)使用成本。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的提供一種仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，能夠適應(yīng) 于不同形狀工件的夾持，同時(shí)能夠用于對(duì)于表面精度和表面質(zhì)量要求較高的工件的夾持工 作，通用性較強(qiáng)，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)使用成本。本實(shí)用新型的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，包括動(dòng)力裝置、基座、手臂總成和設(shè) 置于手臂總成的柔性手；柔性手包括至少兩個(gè)互相形成夾持結(jié)構(gòu)的柔性機(jī)械手指和連接于手臂總成的手 指座，所述柔性機(jī)械手指由依次鉸接的指節(jié)組成，每個(gè)指節(jié)均設(shè)置驅(qū)動(dòng)指節(jié)沿夾持方向往 復(fù)運(yùn)動(dòng)的指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸；所述柔性機(jī)械手指根部鉸接于手指座，所述指節(jié)上設(shè)置連桿組件，所 述連桿組件包括前連桿和后連桿，所述前連桿一端鉸接于指節(jié)靠近指根的鉸接處，另一端 依次鉸接于后連桿和指節(jié)形成平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的活塞桿鉸接于前連接桿用 于驅(qū)動(dòng)平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的缸體尾端以可沿柔性機(jī)械手指夾持方向擺動(dòng)的方 式鉸接于手指座。進(jìn)一步，所述指節(jié)至少位于夾持面為彈性結(jié)構(gòu)，所述彈性結(jié)構(gòu)為氣囊或者彈性 體；進(jìn)一步，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的活塞桿與前連桿和后連桿通過(guò)同一鉸接點(diǎn)鉸接；進(jìn)一步，所述手臂總成包括下臂總成和上臂總成；下臂總成包括轉(zhuǎn)座和豎直設(shè)置 于轉(zhuǎn)座的舉升液壓缸及俯仰液壓缸，所述轉(zhuǎn)座以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在基座上，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與轉(zhuǎn)座傳動(dòng)配合；上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸，所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由 度鉸接于舉升液壓缸活塞桿，俯仰液壓缸缸體固定于基座，俯仰液壓缸的活塞桿向上延伸 且端部形成球頭結(jié)構(gòu)，伸長(zhǎng)液壓缸缸體下部設(shè)置與球頭結(jié)構(gòu)配合的縱向凹槽；所述手指座 固定連接于伸長(zhǎng)液壓缸的活塞桿的端部；進(jìn)一步，所述基座為箱式結(jié)構(gòu)，基座內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出 軸與齒輪傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪在圓周方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副的從動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸穿 出基座與轉(zhuǎn)座傳動(dòng)配合；所述舉升液壓缸活塞桿與舉升液壓缸缸體在圓周方向固定配合； 所述基座上固定設(shè)置有同軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合外套于轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座套；進(jìn)一步，所述舉升液壓缸活塞桿在圓周方向固定配合設(shè)置滑套，所述滑套與舉升 液壓缸缸體以可沿軸向往復(fù)滑動(dòng)的方式單自由度配合；進(jìn)一步，所述手指座為花形結(jié)構(gòu)，花形結(jié)構(gòu)的花瓣數(shù)量與柔性機(jī)械手指數(shù)量對(duì)應(yīng)， 所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸缸體鉸接于花瓣；進(jìn)一步，還包括自動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括壓力傳感器，設(shè)置于柔性機(jī)械手指指節(jié)的夾持面內(nèi)部用于檢測(cè)每個(gè)指節(jié)的夾持壓 力；中央控制器，用于接收壓力傳感器的壓力信號(hào)并向每個(gè)指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的控制系統(tǒng)發(fā) 送命令信號(hào)；進(jìn)一步，所述指節(jié)包括剛性指背和作為夾持面的指肚，所述指肚與指背固定連接。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，采用具有 指節(jié)的手指，每個(gè)指節(jié)均通過(guò)各自的液壓缸驅(qū)動(dòng)，夾持不規(guī)則工件時(shí)，液壓缸驅(qū)動(dòng)手指指節(jié) 繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使手指的指節(jié)根據(jù)不同的夾持需要進(jìn)行彎曲，能夠增大與工件的接觸面積， 也就能夠適應(yīng)于不同形狀工件的夾持，通用性較強(qiáng)，同時(shí)，由于增大夾持面積，能夠用于對(duì) 于表面精度和表面質(zhì)量要求較高的工件的夾持工作，利于保證工件質(zhì)量，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)使用成 本。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖IA處放大圖；圖3為本實(shí)用新型柔性機(jī)械手指原理圖；圖4本實(shí)用新型柔性機(jī)械手自動(dòng)控制原理框圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖IA處放大圖，圖3為本實(shí)用新型柔性 機(jī)械手指原理圖，如圖所示本實(shí)施例的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，包括動(dòng)力裝置、基 座1、手臂總成和設(shè)置于手臂總成的柔性手；柔性手包括至少兩個(gè)互相形成夾持結(jié)構(gòu)的柔性機(jī)械手指和連接于手臂總成的手 指座17，本實(shí)施例中采用三個(gè)柔性機(jī)械手指呈三角形分布并形成夾持結(jié)構(gòu)；所述柔性機(jī)械手指由依次鉸接的指節(jié)14組成，如圖所示，指節(jié)之間以及指根與手指座之間均通過(guò)對(duì)應(yīng)的 鉸接軸鉸接；每個(gè)指節(jié)14均設(shè)置驅(qū)動(dòng)指節(jié)沿夾持方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10 ；所述柔性 機(jī)械手指根部鉸接于手指座17，所述指節(jié)上設(shè)置連桿組件，所述連桿組件包括前連桿12和 后連桿13，所述前連桿12 —端鉸接于指節(jié)靠近指根的鉸接處(鉸接軸)，另一端依次鉸接 于后連桿13和指節(jié)14形成平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10的活塞桿11鉸接于前連接 桿12用于驅(qū)動(dòng)平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10的缸體尾端以可沿柔性機(jī)械手指夾持方 向擺動(dòng)的方式鉸接于手指座17，如圖所示，指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10的缸體尾端通過(guò)鉸鏈9鉸接于手 指座；如圖所示，每個(gè)柔性機(jī)械手指均由三個(gè)指節(jié)14依次鉸接構(gòu)成，每個(gè)指節(jié)對(duì)應(yīng)設(shè)置一 個(gè)指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸。本實(shí)施例中，所述指節(jié)14至少位于夾持面為彈性結(jié)構(gòu)，所述彈性結(jié)構(gòu)為氣囊或者 實(shí)心彈性體，本實(shí)施例采用氣囊結(jié)構(gòu)，利于進(jìn)一步增大指節(jié)與工件之間的接觸面積，能夠保 證工件的表面質(zhì)量不被破壞。本實(shí)施例中，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10的活塞桿11與前連桿12和后連桿13通過(guò)同一 鉸接點(diǎn)鉸接；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝拆卸容易。本實(shí)施例中，所述手臂總成包括下臂總成和上臂總成；下臂總成包括轉(zhuǎn)座M和豎 直設(shè)置于轉(zhuǎn)座M的舉升液壓缸5及俯仰液壓缸18，所述轉(zhuǎn)座M以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方 式設(shè)置在基座1上，設(shè)置方式是單自由度設(shè)置，可在基座上設(shè)置外套筒，動(dòng)力裝置4的轉(zhuǎn)動(dòng) 動(dòng)力輸出軸3與轉(zhuǎn)座M傳動(dòng)配合；本實(shí)施例中，動(dòng)力裝置4為設(shè)置于基座1上的電機(jī)。上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸7，所述伸長(zhǎng)液壓缸7缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單 自由度鉸接于舉升液壓缸5的活塞桿6，俯仰液壓缸18缸體固定于基座，俯仰液壓缸18的 活塞桿19向上延伸且端部形成球頭結(jié)構(gòu)15，伸長(zhǎng)液壓缸7缸體下部設(shè)置與球頭結(jié)構(gòu)15配 合的縱向凹槽16 ；所述手指座17固定連接于伸長(zhǎng)液壓缸7的活塞桿8的端部；本結(jié)構(gòu)的俯 仰液壓缸18缸體固定于基座1，因而可以減輕下臂總成的受力，改善整個(gè)下臂的受力狀況， 具有承重能力強(qiáng)的特點(diǎn)。本實(shí)施例中，所述基座1為箱式結(jié)構(gòu)，基座1內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副20，動(dòng)力裝置4的 轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸3與齒輪傳動(dòng)副20的主動(dòng)齒輪在圓周方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副20的從 動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸穿出基座1與轉(zhuǎn)座M傳動(dòng)配合；所述舉升液壓缸5的活塞桿6與舉升 液壓缸5缸體在圓周方向固定配合；所述基座1上固定設(shè)置有同軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合外套于轉(zhuǎn)座M 的轉(zhuǎn)座套25，轉(zhuǎn)座套25能夠限制轉(zhuǎn)座M的橫向自由度，增加整機(jī)負(fù)載能力，結(jié)構(gòu)緊湊，占地 面積小。本實(shí)施例中，所述舉升液壓缸5的活塞桿6在圓周方向固定配合設(shè)置滑套2，活塞 桿6和滑套2之間可采用鍵連接實(shí)現(xiàn)固定，所述滑套2與舉升液壓缸5缸體以可沿軸向往 復(fù)滑動(dòng)的方式單自由度配合；可采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種配合方式，比如滑鍵等，均能實(shí) 現(xiàn)實(shí)用新型目的。本實(shí)施例中，所述手指座17為花形結(jié)構(gòu)，花形結(jié)構(gòu)的花瓣數(shù)量與柔性機(jī)械手指數(shù) 量對(duì)應(yīng)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10缸體鉸接于花瓣；降低手指座重量，實(shí)現(xiàn)輕量化和簡(jiǎn)單化，便于 運(yùn)輸、安裝和拆卸。圖4本實(shí)用新型柔性機(jī)械手自動(dòng)控制原理框圖，如圖所示，本實(shí)施例中，還包括自 動(dòng)控制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括[0035]壓力傳感器21，設(shè)置于柔性機(jī)械手指指節(jié)的夾持面內(nèi)部用于檢測(cè)每個(gè)指節(jié)的夾持 壓力；中央控制器22，用于接收壓力傳感器的壓力信號(hào)并向每個(gè)指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸10的控制 系統(tǒng)23發(fā)送命令信號(hào)；通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，利于保證每個(gè)指節(jié)作用于工件的壓力，保證壓力的 均勻性，從而使夾持力能夠均勻作用于工件，不但利于提高負(fù)重，還有利于保持工件的表面質(zhì)量。本實(shí)施例中，所述指節(jié)14包括剛性指背1 和作為夾持面的指肚14b，所述指肚 14b與剛性指背14a固定連接；如圖所示，鉸接點(diǎn)均通過(guò)剛性指背14a連接，利于驅(qū)動(dòng)并保 持較大的夾持力。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于包括動(dòng)力裝置、基座、手臂總成和 設(shè)置于手臂總成的柔性手；柔性手包括至少兩個(gè)互相形成夾持結(jié)構(gòu)的柔性機(jī)械手指和連接于手臂總成的手指座， 所述柔性機(jī)械手指由依次鉸接的指節(jié)組成，每個(gè)指節(jié)均設(shè)置驅(qū)動(dòng)指節(jié)沿夾持方向往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸；所述柔性機(jī)械手指根部鉸接于手指座，所述指節(jié)上設(shè)置連桿組件，所述連桿 組件包括前連桿和后連桿，所述前連桿一端鉸接于指節(jié)靠近指根的鉸接處，另一端依次鉸 接于后連桿和指節(jié)形成平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的活塞桿鉸接于前連接桿用于驅(qū)動(dòng) 平面搖桿機(jī)構(gòu)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的缸體尾端以可沿柔性機(jī)械手指夾持方向擺動(dòng)的方式鉸接 于手指座。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述指節(jié)至少 位于夾持面為彈性結(jié)構(gòu)，所述彈性結(jié)構(gòu)為氣囊或者實(shí)心彈性體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述指節(jié)驅(qū)動(dòng) 缸的活塞桿與前連桿和后連桿通過(guò)同一鉸接點(diǎn)鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述手臂總成 包括下臂總成和上臂總成；下臂總成包括轉(zhuǎn)座和豎直設(shè)置于轉(zhuǎn)座的舉升液壓缸及俯仰液壓 缸，所述轉(zhuǎn)座以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的方式設(shè)置在基座上，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與轉(zhuǎn) 座傳動(dòng)配合；上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸，所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由度鉸 接于舉升液壓缸活塞桿，俯仰液壓缸缸體固定于基座，俯仰液壓缸的活塞桿向上延伸且端 部形成球頭結(jié)構(gòu)，伸長(zhǎng)液壓缸缸體下部設(shè)置與球頭結(jié)構(gòu)配合的縱向凹槽；所述手指座固定 連接于伸長(zhǎng)液壓缸的活塞桿的端部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述基座為箱 式結(jié)構(gòu)，基座內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與齒輪傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪在 圓周方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副的從動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸穿出基座與轉(zhuǎn)座傳動(dòng)配合；所述 舉升液壓缸活塞桿與舉升液壓缸缸體在圓周方向固定配合；所述基座上固定設(shè)置有同軸轉(zhuǎn) 動(dòng)配合外套于轉(zhuǎn)座的轉(zhuǎn)座套。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述舉升液壓 缸活塞桿在圓周方向固定配合設(shè)置滑套，所述滑套與舉升液壓缸缸體以可沿軸向往復(fù)滑動(dòng) 的方式單自由度配合。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于所述手指座為 花形結(jié)構(gòu)，花形結(jié)構(gòu)的花瓣數(shù)量與柔性機(jī)械手指數(shù)量對(duì)應(yīng)，所述指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸缸體鉸接于花 瓣。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在于還包括自動(dòng)控 制系統(tǒng)，所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括壓力傳感器，設(shè)置于柔性機(jī)械手指指節(jié)的夾持面內(nèi)部用于檢測(cè)每個(gè)指節(jié)的夾持壓力；中央控制器，用于接收壓力傳感器的壓力信號(hào)并向每個(gè)指節(jié)驅(qū)動(dòng)缸的控制系統(tǒng)發(fā)送命 令信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一權(quán)利要求所述的仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，其特征在 于所述指節(jié)包括剛性指背和作為夾持面的指肚，所述指肚與指背固定連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種仿手指的自適應(yīng)柔性?shī)A具總成，包括動(dòng)力裝置、基座、手臂總成和設(shè)置于手臂總成的柔性手；柔性手包括至少兩個(gè)互相形成夾持結(jié)構(gòu)的柔性機(jī)械手指和連接于手臂總成的手指座，柔性機(jī)械手指由依次鉸接的指節(jié)組成；本實(shí)用新型采用具有指節(jié)的手指，每個(gè)指節(jié)均通過(guò)各自的液壓缸驅(qū)動(dòng)，夾持不規(guī)則工件時(shí)，液壓缸驅(qū)動(dòng)手指指節(jié)繞鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，使手指的指節(jié)根據(jù)不同的夾持需要進(jìn)行彎曲，能夠增大與工件的接觸面積，也就能夠適應(yīng)于不同形狀工件的夾持，通用性較強(qiáng)，同時(shí)，由于增大夾持面積，能夠用于對(duì)于表面精度和表面質(zhì)量要求較高的工件的夾持工作，利于保證工件質(zhì)量，節(jié)約現(xiàn)場(chǎng)使用成本。
文檔編號(hào)B25J15/08GK201922449SQ20102068527
公開(kāi)日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者李富盈, 李德山, 潘雪嬌, 羅天洪, 鄭訊佳 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)