图
[0019]图3为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧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板弹簧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板弹簧骨架机械手的弹性波纹管单作用气缸的A处局部放大图
[0022]图6为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的弹性波纹管单作用气缸的俯视图
[0023]图7为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的手掌盘的仰视图
[0024]图8为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的手掌盘的主视图
[0025]图9为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的厚板弹簧的主视图
[0026]图10为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的厚板弹簧的左视图
[0027]图11为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的薄板弹簧的主视图
[0028]图12为弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手的薄板弹簧的左视图
【具体实施方式】
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[0029]下面为本实用新型的工作原理及工作过程:
[0030]如图1-2和4-6所示，本实用新型的工作原理:
[0031]对长形、矩形的复杂对象，理论分析和实验研究后，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、厚板弹簧4、薄板弹簧7的形状与尺寸、压缩弹簧12a的特性参数和预紧力，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9在薄板弹簧7上的安装位置尺寸。
[0032]同时，根据具体抓取对象，综合设计串联板弹簧骨架机械手的结构尺寸和厚板弹簧4、薄板弹簧7和压缩弹簧12a的弹性参数时，确保回复时三个弹簧力在导杆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11的导杆9a能回退到原位，机械手的厚板弹簧4和薄板弹簧7回复到平直的初始状态。
[0033]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11时，弹性波纹管初始状态为“ Ω ”形，这样可以得到较大的行程。
[0034]如图1-2和4-6所示，本实用新型的工作过程:①弹性波纹管单作用气缸11内的气压为设定压力时，克服厚板弹簧4、薄板弹簧7和压缩弹簧12a的弹性力，达到要求的抓持接触力范围，并保持抓取状态；②抓取状态时，串联的厚板弹簧4、薄板弹簧7的弹性变形的协同作用，产生了柔性自由度，因此对抓取物体尺寸和形状的变化有自适应性；③释放弹性波纹管单作用气缸11内的气压时，在厚板弹簧4、薄板弹簧7和弹性波纹管单作用气缸11内的压缩弹簧12a的共同作用下，串联板弹簧骨架机械手回复初始状态。
[0035]如图1、3和4-6所示，对圆球形、短圆柱形的复杂对象，同样按照上述步骤，实验研究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板弹簧骨架机械手，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(1)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)、厚板弹簧(4)、螺纹板(5)、压块(6)、薄板弹簧(7)、压板(8)、铰链座(9)、二力杆(10)、弹性波纹管单作用气缸(11)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，螺钉将厚板弹簧(4)夹紧在弯板(3)和指根(2)之间；两个压块(6)分别将厚板弹簧⑷和薄板弹簧(7)夹紧在螺纹板(5)，厚板弹簧(4)和薄板弹簧(7)在螺纹板(5)夹紧处均匀腰形槽，便于调节厚板弹簧(4)和薄板弹簧(7)的实际工作长度；压板(8)上有四个螺钉的螺纹孔，用四个螺钉穿过铰链座(9)将薄板弹簧(7)紧固定在压板(8)上，薄板弹簧(7)没有孔，便于调节铰链座(9)在薄板弹簧(7)上的安装位置；二力杆(10)的两端均为铰链，分别与铰链座(9)和弹性波纹管单作用气缸(11)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板弹簧骨架机械手，其特征是:弹性波纹管单作用气缸(11)由底盖(la)、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)、环状玮丝(18a)、经丝(19a)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(6a)法兰下面的圆柱与气缸座(3a)的最小孔间隙配合，保证导套(6a)与气缸座(3a)的同轴度；橡胶的弹性波纹管(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(Sa)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)在导套收!)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(11)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(9)、二力杆(10)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);橡胶的弹性波纹管(5a)内有起加强作用的环状玮丝(18a)，及沿着弹性波纹管(5a)轴向轮廓分布、且与环状玮丝(18a)缠绕的经丝(19a)ο3.根据权利要求1所述的弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手，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。4.根据权利要求1所述的弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手，其特征是:厚板弹簧(4)的形状从上到下依次为矩形、梯形和矩形，即厚板弹簧(4)中间梯形部分为变宽度。5.根据权利要求1所述的弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手，其特征是:薄板弹簧(7)的形状从上到下依次为矩形、梯形、矩形和梯形，即薄板弹簧(7)的两段梯形部分为变宽度，且薄板弹簧(7)的最下端形状是曲面。
【专利摘要】本实用新型涉及弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手，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板弹簧组成；串联的各板弹簧的尺寸根据被抓取对象的特点而优化设计的；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】B25J15/08
【公开号】CN204725506
【申请号】CN201520305686
【发明人】章军, 张秋菊, 蒋建忠, 吕兵
【申请人】江南大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月12日