4)弹性波纹管单作用气缸8的橡胶波纹管受力均匀，寿命长。
[0016](5)弹性波纹管单作用气缸8的橡胶波纹管和卡箍即使脱开，还套在导套6a和导杆9a上，因此结构安全可靠。
【附图说明】
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[0017]图1为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手的主视图
[0018]图2为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手二手指安装的俯视图
[0019]图3为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手三手指安装的俯视图
[0020]图4为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手的弹性波纹管单作用气缸的主视图
[0021]图5为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手的弹性波纹管单作用气缸的俯视图
[0022]图6为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手的手掌盘的仰视图
[0023]图7为弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手的手掌盘的主视图
【具体实施方式】
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[0024]下面为本发明的工作原理及工作过程:
[0025]如图1-2和4-5所示，本发明的工作原理:对长形、矩形的复杂对象，理论分析和实验研宄后，根据被抓取物体形状、尺寸的变化范围和材质情况，确定抓取接触力的安全范围，优化设计机械手结构尺寸、压缩弹簧12a的特性参数和预紧力，设计串联柔性铰链的二个铰链构型，从而也确定柔性手指在手掌盘I上的安装位置尺寸，并确定铰链座6在串联柔性铰链4的下柔性铰链杆上的安装位置尺寸。
[0026]同时，根据具体抓取对象，综合设计串联柔性铰链骨架机械手的结构尺寸、压缩弹簧12a的弹性参数和串联柔性铰链的二个铰链构型时，确保回复时各弹性回复力在导杆9a上产生的合力和合力矩不会形成自锁(为防止自锁，还采用了直线轴承7a，以增大压力角)，从而弹性波纹管单作用气缸8的导杆9a能回退到原位，机械手的串联柔性铰链4回复到平直的初始状态。
[0027]并且，弹性波纹管原始形状为“U”形，装配成弹性波纹管单作用气缸8时，弹性波纹管初始状态为“ Ω ”形，这样可以得到较大的行程。
[0028]如图1-2和4-5所示，本发明的工作过程:①弹性波纹管单作用气缸8内的气压为设定压力时，克服串联柔性铰链4和弹性波纹管单作用气缸8内的压缩弹簧12a的弹性力，达到要求的抓持接触力，并保持抓取状态；抓取状态时，串联柔性铰链4的二个柔性铰链弹性力的协同作用，产生了自由度的柔性，因此对抓取物体有自适应性。②释放弹性波纹管单作用气缸8内的气压时，在串联柔性铰链4和弹性波纹管单作用气缸8内的压缩弹簧12a的共同作用下，串联柔性铰链骨架机械手回复初始状态。
[0029]如图1、3和4-5所示，对圆球形、短圆柱形的复杂对象，同样按照上述步骤，实验研宄和理论分析后进行设计和调节。
【主权项】
1.弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手，其特征是:二个相同的柔性手指左右对称地安装在手掌盘(I)的导向槽中，靠手掌盘(I)上的中心孔定位中心距，这是机械手一种结构；三个相同的柔性手指120°均布地安装在手掌盘(I)的导向槽中，靠手掌盘(I)上的中心孔定位中心距，这是机械手另一种结构；柔性手指由指根(2)、弯板(3)、串联柔性铰链(4)、压板(5)、铰链座￠)、二力杆(7)、弹性波纹管单作用气缸(8)组成，具体是:指根(2)在手掌盘(I)的导向槽中导向，螺钉穿过指根(2)上的腰形槽，将指根(2)固定在手掌盘(I)上，指根(2)上的腰形槽可以调节柔性手指的中心距，螺钉将串联柔性铰链(4)的上柔性铰链杆夹紧在弯板(3)和指根(2)之间，初始状态时串联柔性铰链(4)呈平直状态；压板(5)上有四个螺钉的螺纹孔，用四个螺钉穿过铰链座(6)将串联柔性铰链(4)的下柔性铰链杆夹紧固定在压板(5)上，串联柔性铰链(4)的下柔性铰链杆上没有孔，便于调节铰链座(6)在串联柔性铰链(4)的下柔性铰链杆上的安装位置，串联柔性铰链(4)的下柔性铰链杆最下端是曲面；二力杆(7)的两端均为铰链，分别与铰链座(6)和弹性波纹管单作用气缸(8)上的铰链支座(Ila)形成铰链联结。
2.根据权利要求1所述的弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手，其特征是:弹性波纹管单作用气缸(8)由底盖(Ia)、橡胶垫(2a)、气缸座(3a)、卡箍(4a)、弹性波纹管(5a)、导套(6a)、直线轴承(7a)、螺纹盖(8a)、导杆(9a)、导杆座(10a)、铰链支座(Ila)、压缩弹簧(12a)、尼龙调节片(13a)、弹簧盖(14a)、内六角螺钉(15a)、密封圈(16a)、直角管接头(17a)组成；具体是:底盖(Ia)、橡胶垫(2a)、气缸座(3a)通过螺钉固定在一起，导套^a)上端的法兰被气缸座(3a)压紧在橡胶垫(2a)上，导套^a)法兰下面的圆柱与气缸座(3a)的最小孔间隙配合，保证导套^a)与气缸座(3a)的同轴度；弹性波纹管(5a)用卡箍(4a)固定在气缸座(3a)和导杆座(1a)上；为导杆(9a)导向的直线轴承(7a)安装在导套(6a)内，螺纹盖(8a)旋在导套(6a)，轴向固定直线轴承(7a);导杆(9a)安装在导杆座(1a)上，压缩弹簧(12a)在导套(6a)内，内六角螺钉(15a)将尼龙调节片(13a)和弹簧盖(14a)固定在导杆(9a)，弹簧盖(14a)压着压缩弹簧(12a)，更换不同厚度的尼龙调节片(13a)，可以调节压缩弹簧(12a)的预紧力，并可调节弹性波纹管单作用气缸(8)的行程；铰链支座(Ila)安装在导杆座(1a)的对称中心上，调整弹性波纹管(5a)在导杆座(1a)上的相位角，保证铰链支座(Ila)与铰链座￠)、二力杆(7)共在一个平面上；直角管接头(17a)螺纹安装在气缸座(3a)上，直角管接头(17a)螺纹和气缸座(3a)之间有密封圈(16a)ο
3.根据权利要求1所述的弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手，其特征是:手掌盘(I)上有四个导向槽，左边的导向槽与右边的导向槽左右对称，左边的导向槽与右边的上下二个导向槽120°均布，四个导向槽上有四个螺纹孔，四个螺纹孔的中心距相同。
【专利摘要】本发明涉及弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手，此机械手由一个手掌和二个柔性手指，或一个手掌和三个柔性手指组成；每个柔性手指结构相同，主要由一个弹性波纹管单作用气缸和一个串联柔性铰链组成；串联柔性铰链的构型根据被抓取对象的特点而设计的；机械手靠弹性波纹管单作用气缸驱动产生抓持力。此机械手应用于易碎的脆性物体，或形状、大小变化的异形物体的抓持，属于机器人、机电一体化的应用技术领域；与机器人本体联接，尤其适用于食品、农产品、轻工产品的抓取、分拣和包装等生产和物流领域。
【IPC分类】B25J11-00
【公开号】CN104816303
【申请号】CN201510240875
【发明人】章军, 范晨阳, 章佳平, 陆利峰, 吕兵
【申请人】江南大学
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年5月12日