一种带缓冲功能的柔性机械手的制作方法

本发明涉及一种柔性机械手，尤其是设计一种带缓冲功能的柔性机械手。

背景技术：

在工业自动化领域，机械臂末端抓取动作由带有腔室的气动柔性机械手实现。但目前的机械臂和柔性机械手之间是刚性连接，柔性机械手在向内合拢夹持过程中，如果柔性手指距离桌面过近，将使柔性手指合拢受阻，如果柔性手指和桌面之间距离过远，将无法准确捏起薄片状物体。使用过程中，需要精确调节机械手高度以实现对小型薄片状物体的精准抓取。对于不规则或倾斜表面的物品抓取，刚性连接的柔性气动手指向内收拢时，所受阻力不一致，无法实现同步合拢。

另外，目前的柔性机械手也还存在以下技术问题：

1.目前柔性机械手的每个柔性手指都是外接分通气管和总进气管，因此，整个管路连接复杂，安装和维护难度高，在一些环境比较恶劣的情况下上述柔性机械手易发生故障，可靠性低。

2.由于目前的柔性手指的尾部设置为锥形的进气口，以柔性手指竖直摆放为例，每个柔性手指的上部为锥形进气口，锥形进气口处设置有口沿，利用特定的固定座夹持住锥形进气口的口沿，因此，这样柔性机械手的安装比较复杂，并且柔性手指的布置形式受到限制，无法紧密排列而夹持体积较小的物品。

3.由于柔性机械手的柔性手指是依靠内部气压的变化实现自身的弯曲，完成夹持，而目前的柔性手指均采用柔性材料制成，本身强度限制，使用寿命和耐压强度受到局限。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种带缓冲功能的柔性机械手，在柔性手指收拢变形夹持的过程中会对柔性机械手本体产生反作用力，这样减少柔性手指的收拢变形阻力，使夹持更加顺畅，并且降低了安装精度要求。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种带缓冲功能的柔性机械手，包括柔性机械手本体和安装法兰，所述柔性机械手还包括弹性缓冲组件，所述弹性缓冲组件安装于柔性机械手本体和安装法兰之间用于弹性改变安装法兰和柔性机械手本体之间间距，所述柔性机械手本体包括集成块，所述集成块上安装有至少两个相互配合实现柔性夹持的柔性手指，所述柔性手指包括手指底板和手指指面，所述手指底板和手指指面共同围成了驱动腔室，所述手指底板的弹性模量大于手指指面的弹性模量，每个柔性手指上设置有与驱动腔室连通的通气口，该通气口与气路连通。

作为一种优选的方案，所述弹性缓冲组件包括导向连杆，所述导向连杆的一端与柔性机械手本体固定，导向连杆的另一端滑动贯穿所述安装法兰并固定有限位件，所述导向连杆和安装法兰之间设置有弹性缓冲件。

作为一种优选的方案，所述弹性缓冲件为弹簧或弹性填料。

作为一种优选的方案，所述集成块内设置有方便介质流动的主通道，所述集成块上设置有均与主通道连通的总接头和若干个分接头，每个柔性手指上的通气口一一对应套装于分接头上并通过罩壳可拆卸固定于集成块上。

作为一种优选的方案，所述手指指面包括顺次相连的指尖段、指节段和指跟段，所述指节段成波浪形，所述指节段和指跟段之间设置有过渡凹槽，所述指跟段内设置有与驱动腔室连通的膨胀连通腔室，所述通气口的位置与指跟段对应且设置于手指底板上，所述罩壳扣罩在所述指跟段上，所述罩壳靠近指尖段的侧壁位于过渡凹槽内，所述罩壳与集成块之间通过螺栓可拆卸固定。

作为一种优选的方案，所述过渡凹槽包括靠近指跟段的后方凹槽壁和靠近指尖段的前方凹槽壁，所述后方凹槽壁的壁厚比前方凹槽壁的壁厚厚，所述后方凹槽壁构成了所述膨胀连通腔室的室壁的一部分。

作为一种优选的方案，所述指节段为波浪形，所述指节段的波谷的谷底部位内设有增强片。

作为一种优选的方案，所述指节段为波浪形，所述驱动腔室内设置有至少一组加强筋，该一组加强筋包括与指节段的波谷数量相等的加强筋本体，该加强筋本体一一对应连接于指节段的波谷的谷底内侧壁和手指底板之间。

作为一种优选的方案，所述柔性手指的数量为两个或者四个，当柔性手指为四个时，柔性手指成十字排列，且手指底板两两相对；当柔性手指为两个时，柔性手指一字排列且手指底板相对设置。

作为一种优选的方案，所述总接头和若干个分接头均螺纹安装于集成块上。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于所述柔性机械手还包括弹性缓冲组件，所述弹性缓冲组件安装于柔性机械手本体和安装法兰之间用于弹性改变安装法兰和柔性机械手本体之间间距，所述柔性机械手本体包括集成块，所述集成块上安装有至少两个相互配合实现柔性夹持的柔性手指，所述柔性手指包括手指底板和手指指面，所述手指底板和手指指面共同围成了驱动腔室，所述手指底板的弹性模量大于手指指面的弹性模量，每个柔性手指上设置有与驱动腔室连通的通气口，该通气口与气路连通。因此，通过气路的充气和吸气来控制柔性手指的动作，当充气时，柔性手指向手指底板方向弯曲，完成收拢变形；当吸气时，柔性手指向手指指面的方向弯曲，完成张开变形；而柔性机械手移向待夹持物品时(待夹持物品放置在桌面上)，由于弹性缓冲组件的作用，可降低移动距离的精度要求；充气过程中，柔性手指从张开到收拢的变形过程中，桌面会对柔性手指产生反作用力，由于弹性缓冲组件的作用，该反作用力迫使柔性机械手本体和安装法兰之间的间距缩小，这样柔性手指就能自然灵活收拢变形，以实现了不平整或倾斜的工作面上对微小物体的自适应抓取，适应多种环境和目标物体，大大提高了应用范围。

又由于所述集成块内设置有方便介质流动的主通道，所述集成块上设置有均与主通道连通的总接头和若干个分接头，每个柔性手指上的通气口一一对应套装于分接头上并通过罩壳可拆卸固定于集成块上，这样，柔性手指的安装无需外置连接管路，使用可靠性更高，减少介质泄漏现象，适合一些恶劣环境。

又由于所述手指指面包括顺次相连的指尖段、指节段和指跟段，所述指节段成波浪形，所述指节段和指跟段之间设置有过渡凹槽，所述指跟段内设置有与驱动腔室连通的膨胀连通腔室，所述通气口的位置与指跟段对应且设置于手指底板上，所述罩壳扣罩在所述指跟段上，所述罩壳靠近指尖段的侧壁位于过渡凹槽内，所述罩壳与集成块之间通过螺栓可拆卸固定，因此，柔性手指的安装非常方便，罩壳罩扣柔性手指并且将其固定在集成块上，利用膨胀连接腔室可使指跟段在充气时膨胀，密封性更好，另外，上述柔性手指，直接将手指底板上的通气口套在分接头上，安装方便，手指之间的间距更小，排列更加紧密。

又由于所述过渡凹槽包括靠近指跟段的后方凹槽壁和靠近指尖段的前方凹槽壁，所述后方凹槽壁的壁厚比前方凹槽壁的壁厚厚，所述后方凹槽壁构成了所述膨胀连通腔室的室壁的一部分，因此，在充气或吸气的过程中，指跟段和指节段的连接部位的晃动更小，更适合快速夹持。

又由于所述指节段为波浪形，所述指节段的波谷的谷底部位内设有增强片，这样可以增强手指的耐压强度，延长了柔性手指的使用寿命。

又由于所述指节段为波浪形，所述驱动腔室内设置有至少一组加强筋，该一组加强筋包括与指节段的波谷数量相等的加强筋本体，该加强筋本体一一对应连接于指节段的波谷的谷底内侧壁和手指底板之间，该加强筋本体可提高波谷处的耐压强度，极大的延长了柔性手指的使用寿命。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的立体图；

图2是本发明实施例1另一方向的立体图；

图3是图2的主视图；

图4是图3沿a-a的剖视图；

图5是图2的俯视图；

图6是本发明实施例1中柔性手指的立体图；

图7是本发明实施例1中柔性手指另一方向的立体图；

图8是实施例2的俯视图；

图9是图8沿b-b的剖视图；

图10是图8沿c-c的剖视图；

图11是本发明实施例3中柔性手指的结构示意图；

图12是柔性手指只使用增强片的结构示意图；

附图中：1.安装法兰；2.机械手本体；21.集成块；22.柔性手指；221.手指底板；222.手指指面；2221.指尖段；2222.指节段；2223.指跟段；2224.过渡凹槽；223.通气口；3.导向连杆；4.限位件；5.弹簧；6.主通道；7.总接头；8.分接头；9.罩壳；10.膨胀连通腔室；11.增强片；12.加强筋本体；13.摩擦凸起。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1

如图1至10所示，一种带缓冲功能的柔性机械手，包括柔性机械手本体2和安装法兰1，所述柔性机械手还包括弹性缓冲组件，所述弹性缓冲组件安装于柔性机械手本体2和安装法兰1之间用于弹性改变安装法兰1和柔性机械手本体2之间间距，所述柔性机械手本体2包括集成块21，所述集成块21上安装有至少两个相互配合实现柔性夹持的柔性手指22，所述柔性手指22包括手指底板221和手指指面222，所述手指底板221和手指指面222共同围成了驱动腔室，所述手指底板221的弹性模量大于手指指面222的弹性模量，每个柔性手指22上设置有与驱动腔室连通的通气口223，该通气口223与气路连通。

本实施例中，所述总接头7和若干个分接头8均螺纹安装于集成块21上，所述弹性缓冲组件包括导向连杆3，所述导向连杆3的一端与柔性机械手本体2固定，导向连杆3的另一端滑动贯穿所述安装法兰1并固定有限位件4，所述导向连杆3和安装法兰1之间设置有弹性缓冲件，所述弹性缓冲件为弹簧5，当然，弹性缓冲件还可以为弹性填料，所述集成块21内设置有方便介质流动的主通道6，所述集成块21上设置有均与主通道6连通的总接头7和若干个分接头8，每个柔性手指22上的通气口223一一对应套装于分接头8上并通过罩壳9可拆卸固定于集成块21上。

本实施例中，所述手指指面222包括顺次相连的指尖段2221、指节段2222和指跟段2223，所述指节段2222成波浪形，所述指节段2222和指跟段2223之间设置有过渡凹槽2224，所述指跟段2223内设置有与驱动腔室连通的膨胀连通腔室10，所述通气口223的位置与指跟段2223对应且设置于手指底板221上，所述罩壳9扣罩在所述指跟段2223上，所述罩壳9靠近指尖段2221的侧壁位于过渡凹槽2224内，所述罩壳9与集成块21之间通过螺栓可拆卸固定，所述过渡凹槽2224包括靠近指跟段2223的后方凹槽壁和靠近指尖段2221的前方凹槽壁，所述后方凹槽壁的壁厚比前方凹槽壁的壁厚厚，所述后方凹槽壁构成了所述膨胀连通腔室10的室壁的一部分，该结构可以减少柔性手指22的晃动，所述指节段2222为波浪形，所述指节段2222的波谷的谷底部位内设有增强片11，所述柔性手指22的数量为两个或者四个，当柔性手指22为四个时，柔性手指22成十字排列，且手指底板221两两相对；当柔性手指22为两个时，柔性手指22一字排列且手指底板221相对设置，本实施例1中即为柔性手指为四个的情况。

所述手指底板221远离手指指面222的侧面还可以设置若干摩擦凸起，这样，增大了柔性手指22与抓取物品之间的摩擦力，因此在柔性手指22抓取物品的过程中可以有效避免物品从柔性机械手中滑落。

工作时，需要抓取物品，先充气，通过总接头7进入主通道6，并依次进入各个分接头8，从而通过气路气体充满各个柔性手指22的驱动腔室，使得柔性手指22向手指底板221的方向弯曲，完成收拢变形，便于柔性机械手抓取物品；当吸气时，柔性手指22向手指指面222的方向弯曲，完成各个柔性手指22的张开变形，柔性机械手放开物品；在柔性机械手移向待夹持物品的过程中(待夹持物品放置于桌面上)，由于弹性缓冲组件的弹性缓冲作用，降低了移动距离对精度的要求，充气过程中，柔性手指22从张开到收拢的变形过程中，桌面会对柔性手指22产生反作用力，由于弹性缓冲组件的缓冲作用，该反作用力迫使柔性机械手本体2和安装法兰1之间的间距缩小，这样柔性手指22就能自然灵活收拢变形，以实现了不平整或倾斜的工作面上对微小物体的自适应抓取，适应多种环境和目标物体，大大提高了应用范围。

本实施例1中提到的气路，2008年08月01日由机械工业出版社出版的现代实用气动技术第3版smc培训教材中就详细的公开了真空元件、气体回路和程序控制，表明了本实施例中的气路结构也是现有的技术，清楚明了，因此，气路连接是清楚的。

实施例2

如图8-10所示，所述指节段2222为波浪形，所述驱动腔室内设置有至少一组加强筋，该一组加强筋包括与指节段2222的波谷数量相等的加强筋本体12，该加强筋本体12一一对应连接于指节段2222的波谷的谷底内侧壁和手指底板221之间，该加强筋本体11可以提高柔性手指的耐压强度，延长使用寿命，该加强筋本体12并影响气体的流动。

本实施例2中的其他技术特征均与实施例1相似，在此不再赘述。

实施例3

如图11所示，指节段2222为波浪形，所述指节段2222的波谷的谷底部位内设有增强片11，驱动腔室内还设置有至少一组加强筋，该一组加强筋包括与指节段2222的波谷数量相等的加强筋本体12，该加强筋本体12一一对应连接于指节段2222的波谷的谷底内侧壁和手指底板221之间。

本实施例3中的其他技术特征均与实施例1相似，在此不再赘述。

而图12中，柔性手指只单独使用了增强片11，以提高柔性手指22的弯曲寿命，增强片11采用其他的纤维即可。

上述实施例均以气体作为驱动介质，当然也可以采用液体作为驱动介质。

以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。