柔性夹取装置及其机械手的制作方法

1.本实用新型涉及夹持装置技术领域，特别是涉及一种柔性夹取装置及其机械手。


背景技术：

2.机械手能模仿人手的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。但是长久以来，机械手上的夹具都是固定的结构，只能用于夹取某一固定规格的待夹取物，除此以外，大多数夹具属于刚性结构，用这种夹具夹取柔软的待夹取物时，例如线束，容易造成待夹取物的损伤，无法有效地进行夹取工作。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术中出现的问题，本实用新型提出了一种柔性夹取装置及其机械手，通过对柔性夹取装置的结构进行独特设计，使得每次夹取的线束端子都能处于相同的角度位置。
4.在一方面，本技术提供一种柔性夹取装置，其设置在对称设计的机械手两侧，包括分别安装在机械手两侧的第一柔性夹取装置和第二柔性夹取装置，所述第一柔性夹取装置包括第一柔性面，所述第二柔性夹取装置包括第二柔性面，当所述第一柔性面与第二柔性面处于夹取状态时，所述第一柔性面和第二柔性面相互平行，且与机械手相向运动方向呈锐角。
5.在其中一个实施例中，所述第一柔性夹取装置、所述第二柔性夹取装置为弹性框架结构,所述两侧的弹性框架结构分别包括所述第一柔性面、所述第二柔性面。
6.在其中一个实施例中，所述第一柔性面两端分别通过第一弹性结构和第二弹性结构连接在其所在侧的机械手上，所述第二柔性面的两端分别通过第三弹性结构和第四弹性结构连接在其所在侧的机械手上，所述第一弹性结构和所述第二弹性结构的形变能力不同，所述第三弹性结构和所述第四弹性结构的形变能力不同。
7.在其中一个实施例中，所述第一、第二弹性结构中的一个为直面，另一个为弧面；所述第三、第四弹性结构中的一个为直面，另一个为弧面。
8.在其中一个实施例中，所述第一、第二、第三、第四弹性结构均为直面，所述第一、第二弹性结构的长度不同，所述第三、第四弹性结构的长度不同。
9.在其中一个实施例中，所述第一柔性面和第二柔性面在未夹取状态时，所述第一柔性面和第二柔性面平行，且与机械手合拢方向呈锐角。
10.在其中一个实施例中，所述第一柔性夹取装置和所述第二柔性夹取装置为180度旋转对称。
11.在其中一个实施例中，所述第一柔性面与所述第二柔性面不关于机械手的对称轴对称。
可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
28.如图1所示为本实用新型所述的柔性夹取装置的使用示意图，所述柔性夹取装置2设置在具有二指设计的机械手1两侧，随着机械手1的两个手指的合拢，所述柔性夹取装置2相对运动从而将待夹取物夹于其中。如图2所示为所述柔性夹取装置2的示意图，包括分别安装在机械手1两侧的第一柔性夹取装置21和第二柔性夹取装置22，所述第一柔性夹取装置21包括第一柔性面211，所述第二柔性夹取装置22包括第二柔性面221。当机械手1的两个手指被驱动而相向运动时，所述第一柔性面211与第二柔性面221同时也相向运动。当第一柔性夹取装置21和第二柔性夹取装置22的第一柔性面211和第二柔性面221接触到待夹持物体时，所述第一柔性面211和第二柔性面221基本上相互平行，且与机械手1合拢方向呈一定角度(例如锐角)，即第一柔性面211和第二柔性面221的延伸方向不同于机械手1的两个手指的运动方向，也不与之垂直。
29.如图3所示，所述端子部分32为长条状结构，在其中一个实施例中，当使用本实用新型所述的柔性夹取装置2夹取线缆3的端子部分32时，所述端子部分32与第一柔性面211和第二柔性面221之间存在一定的夹角。此时，由于所述第一柔性面211、第二柔性面221与所述端子部分32的接触时，所述第一柔性面211和第二柔性面221相互平行，且与机械手1合拢方向呈锐角，这就导致第一柔性面211、第二柔性面221对所述端子部分32施加的力并不处于同一条直线上，其合力相当于对端子部分32施加了旋转力矩。由于端子部分32与软性的物体连接(例如，连接线)，端子部分32在此旋转力矩的作用下会发生旋转。如图4所示，当所述端子部分32旋转到与第一柔性面211和第二柔性面221平行的位置时，所述第一柔性面211和第二柔性面221将端子部分32夹住，此时第一柔性面211、第二柔性面221对于端子部分32的力处于同一直线上，所述端子部分32的受力得到平衡，所述端子部分32的位置被固定。
30.如图5所示，当其夹取的是线缆3的线束部分31时，由于柔性夹取装置2的第一柔性面211、第二柔性面221具有弹性，故线束部分31使第一柔性面211、第二柔性面221产生变形，对线束部分31产生反作用力，将其包裹固定。在此状态下，若拉动所述线束部分31使所述端子部分32向柔性夹取装置2移动，所述端子部分32便会与两侧的第一柔性面211、第二柔性面221挤压接触，由于端子部分32受力不平衡，所述端子部分32发生旋转并达到如图4所示的位置。
31.从以上分析可以看出，使用本实用新型所述的柔性夹取装置2夹取线束，不管是夹取到线束部分31还是端子部分32，端子部分32最终都会转动至如图4所示的与第一柔性面211和第二柔性面221平行的位置。如此，便能确保端子部分32的角度固定，以便将端子部分
32装配至其他设备上。
32.具体来说，在其中一个实施例中，所述第一柔性夹取装置21、第二柔性夹取装置22为弹性的框架结构，所述框架连接固定在所述机械手1上。如此设置，柔性夹取装置作为机械手的一个选用模块，当需要使用机械手1夹取线束端子时，便可以将本实用新型所述的柔性夹取装置安装至机械手1上，不需要使用时则将其拆卸，大大丰富了本实用新型的使用场景，提高了本实用新型的易用性。
33.具体来说，在其中一个实施例中，如图1和图2所示，所述第一柔性面211两端分别通过第一弹性结构212和第二弹性结构213连接在其所在侧的机械手1上，所述第二柔性面221的两端通过第三弹性结构222和第四弹性结构223连接在其所在侧的机械手1上，所述第一弹性结构212和第二弹性结构213的形变能力不同，所述第三弹性结构222和第四弹性结构223的形变能力不同。
34.如此设置，在其中一个实施例中，当机械手1夹取线缆3的端子部分32时，所述端子部分32与第一柔性面211、第二柔性面221垂直。如果是现有设计中的常见设计，即两侧夹取面关于机械爪的对称轴对称，且夹取面各处的弹性形变量均一致，那么端子部分32其所受合力便达到平衡，最终位置与预期角度相垂直，无法继续正常装配。但是本实施例中的所述柔性夹取装置2，由于所述第一柔性面211、所述第二柔性面221的两端分别通过不同形变量的弹性结构连接在其所在侧的机械手1上，这就使得即使端子部分32与第一柔性面211、第二柔性面221垂直，所述第一柔性面211与端子部分32接触处发生的形变与第二柔性面221与端子部分32接触处发生的形变既不相同也不对称，导致端子部分32其所受合力无法达到平衡，所述端子部分32发生旋转并最终回到如图4所示的状态。
35.需要说明的是，所述第一弹性结构212、第二弹性结构213、第三弹性结构222、第四弹性结构223具有多种实现形式。举例来说，在图6所示的实施例中，所述第一弹性结构212a为弧形曲面，所述第二弹性结构213a为直面，当弧形曲面和直面的材质一致时，显然在相同外力的情况下，弧形曲面的变形量比直面的变形量更多，这就使得第一柔性面211上各处的形变量不再均匀。在另一个实施例中，所述弹性框架的横截面为梯形，所述第一、第二、第三、第四弹性结构均为直面，但是第一、第二弹性结构长度不同，第三、第四弹性结构长度不同。由于两端弹性直面的长度不同，便可以影响第一柔性面211各处的变形程度，不管端子部分32处于什么角度，使用本实用新型的柔性夹取装置2夹取后，所述端子部分32都能与第一柔性面211和第二柔性面221平行。
36.具体来说，在其中一个实施例中，所述第一柔性面211和第二柔性面221在未夹取端子部分的自然状态时，所述第一柔性面211和第二柔性面221平行，且与机械手合拢方向呈锐角。在其中一个实施例中，所述第一柔性面211和第二柔性面221的两端分别刚性固定，如此，当所述第一柔性面211和第二柔性面221传递机械手合拢的力夹取端子部分且端子部分不平行贴合于第一柔性面211和第二柔性面221时，由于第一柔性面211和第二柔性面221可形变，端子部分的接触面所受到的力受到扰动，从而使端子部分无法保持稳定状态，进而第一柔性面211和第二柔性面221对端子部分产生了转动力矩，使端子部分旋转并最终与第一柔性面211和第二柔性面221平行。
37.在另一个实施例中，所述第一柔性面211和第二柔性面221自然状态下即与机械手相对运动方向呈锐角，且所述第一柔性面211和第二柔性面221两端弹性连接在机械手上。
如此，第一柔性面211和第二柔性面221的柔性，与弹性结构相互配合，端子部分在被夹取时的不稳定性进一步增加，端子部分旋转并最终与第一柔性面211和第二柔性面221平行。
38.具体来说，在其中一个实施例中，所述第一柔性夹取装置21和第二柔性夹取装置22为180度旋转对称。如此设置，当使用本实用新型的柔性夹取装置2夹取端子部分32时，所述第一柔性面211和第二柔性面221对端子部分32的力也是旋转对称的，使端子部分32更加容易发生旋转，提高了本实用新型的稳定性。
39.具体来说，所述第一柔性面211与第二柔性面221不关于机械手1的对称轴对称。
40.值得说明的是，本实用新型所述的柔性夹取装置，其可以通过具有弹性的材质制备得到，在其中一个实施例中，所述柔性夹取装置通过塑料制得。可以理解，在其他实施例中也可以使用金属或其他材料制备得到。
41.本实用新型的柔性夹取装置，通过对结构进行优化，不论线束端子处于何种角度，两侧的柔性夹取装置均能对其产生旋转力矩，并且通过设置两侧柔性夹取面为平行，使线束端子能够旋转至与两侧的夹取面平行的状态，从而确保每次夹取的线束端子都能处于相同角度，以便对线束端子进行进一步的装配。
42.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
43.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。