一种用于薄壁细长精密重载箱体转运的多自由度机械手的制作方法

1.本发明涉及薄壁细长物件的转运技术领域，具体涉及一种用于薄壁细长精密重载箱体转运的多自由度机械手，可用于薄壁细长精密重载箱体的简单易行转运，并且降低薄壁细长精密重载箱体由于转运造成的损坏风险。


背景技术：

2.薄壁细长精密重载箱体(如图1所示)的制造工序繁多，工艺精度极高，在箱体转运的过程中要求安全、稳定、可靠以及方便地转运。
3.在工程实践中，关于机械手并无可移动性、多自由度等特征兼顾的现有技术。公开号cn211761531u通过导轨实现机械手的移动定位，可以实现机械手沿导轨方向的横竖向移动，但其移动自由度受导轨限制，上下料范围固定；公开号cn210878797u设计了一种用于夹紧的可移动机械手，实现了机械手沿滑轨方向的可移动性，但z轴方向无自由度，且为固定滑轨，工作范围受限；公开号cn211137138u配备了xy轴的传动装置，同时配备了升降装置，实现了夹具三自由度移动定位，但只能在底座范围内进行上下料；公开号cn111112154a通过装置本体上的升降杆系统、活动关节、旋转机械手等部件，能够通过两边的机械手同时工作实现物品的分拣，但其固定在工作台上，仅适合单工位作业；公开号cn111805521a通过导轨实现双机械手在多工位间的来回上下料，但其不能实现全向移动，且仅能实现固定对应工位的转运，不能实现多工位交叉上下料。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于薄壁细长精密重载箱体转运的多自由度机械手解决了现有设备无法同时兼顾可移动性、多自由度以及多工位转运的问题，实现了在任意工位之间的随意切换和实现上下、左右以及前后的调整，从而适应宽窄高低不一的工位平台，实现多工位全方位交叉上下料的转运功能和实现准确抱夹薄壁细长精密重载箱体，降低了其转运过程中的损坏风险。
5.本发明的技术方案为一种用于薄壁细长精密重载箱体转运的多自由度机械手，包括万向行走系统，所述万向行走系统上设置有车体，所述车体上设置有升降系统，所述升降系统传动连接有升降板，所述升降板上设置有横向移动系统，所述横向移动系统固定连接有抱夹系统。
6.上述技术方案中，左右、前后以及上下组成为xyz轴，万向行走系统实现各个工位之间的切换以及调整抱夹系统在y轴方向的位置，升降系统用于沿z轴方向移动使得抱夹系统处于合理的范围内，横向移动系统用于沿x轴方向移动抱夹系统使得抱夹系统使得其处于合理的范围内。在实际使用时，首先启动万向行走系统将整个多自由度机械手移动至需要抱夹的工位并且使得其与工位上的载物平台平行，其次，启动横向移动系统使得抱夹系统与薄壁细长精密重载箱体平行，然后，启动升降系统使得抱夹系统与薄壁细长精密重载箱体的平面对齐，接着，启动抱夹系统完成薄壁细长精密重载箱体抓取，最后，再次启动万
向行走系统、升降系统以及横向移动系统将薄壁细长精密重载箱体转移至下一个工序。
7.由此可知，能够同时满足宽窄高低不一的工位平台和多自由度的调整，实现多工位全方位交叉上下料，达到安全、稳定、可靠以及方便转运目的，降低薄壁细长精密重载箱体在转运过程中损坏的风险。本发明公开的多自由度机械手有应用于燃料元件研制过程，并且还可广泛应用于类似核燃料元件研制的转运过程。同时可推广应用于航空航天、机械重工、精密加工等相关领域的精密部件全方位、多层次的上下料及自动化转运，具有广泛的应用市场。
8.作为一种可能的实现方式，抱夹系统包括支撑架，支撑架上设置有至少两个安装架，每一个安装架上设置有若干夹持机构；支撑架上还设置有若干可变位防护机构；
9.每一个可变位防护机构包括顶升结构、回旋结构以及托举结构，顶升结构和回旋结构均直接或间接与托举结构连接，托举结构设置于支撑架上。
10.采用上述技术方案的情况下，可变位防护机构实现薄壁细长精密重载箱体底面的支撑，夹持机构实现薄壁细长精密重载箱体其他面的稳定夹持，通过夹持机构和可变位防护机构的配合来提高安全性以减小薄壁细长精密重载箱体在转运过程中平面度和垂直度发生改变的可能性，由此可知本发明公开的夹持装置可应用于核工业、货运海运、航空航天、机械制造以及石油化工等相关领域的货物安全可靠且精度要求较高的转运上下料。
11.另外，设置顶升结构可调节托举结构向上或向下移动，以便其贴紧箱体的底面便于增加转运过程的安全性或远离箱体底面以便于箱体的放置；回旋结构用于调节托举结构的方向，不阻碍箱体的抓取和释放；针对其它安全性要求不高箱体的转运，可以实现可变位防护机构在不使用的情况下也不影响抓取和转运。
12.作为一种可能的实施方式，顶升结构包括顶升气缸，回旋结构包括回转气缸，顶升气缸和回转气缸均直接或间接与托举结构连接，托举结构用于托举薄壁细长精密重载箱体，顶升气缸实现将托举结构向上或向下作直线运动，回转气缸实现将托举结构作圆周运动，从而实现箱体的托举和释放，夹持装置向箱体侧面下移过程中托举结构通过回转气缸旋转至与夹持装置侧面平行，避免托举结构与箱体之间的干涉，以实现夹持装置与箱体配合阶段的空间让位。
13.作为一种可能的实施方式，托举结构包括依次固定连接的气动执行器、活动板以及连接杆，气动执行器与回旋结构固定连接，顶升结构与活动板固定连接；连接杆上套设有衬垫，衬垫用于托举薄壁细长精密重载箱体。
14.作为一种可能的实施方式，衬垫为l形。
15.作为一种可能的实施方式，衬垫由软质材料制备而成，起到缓冲的作用，避免影响箱体底面的平面度。
16.作为一种可能的实施方式，安装架为三个，其中，两个安装架均与可变位防护机构平行设置，剩余一个安装架与所述可变位防护机构垂直设置，从箱体的左右侧面和上面进行夹持且从箱体底面进行托举，尽可能增加转运过程中的安全性，尽可能减小平面度和垂直度的改变。
17.作为一种可能的实施方式，每一个安装架上的若干夹持机构呈至少一排排列。
18.作为一种可能的实施方式，每一个夹持机构包括抱夹气缸，抱夹气缸连接有真空吸盘，采用真空吸盘的方式，能够尽可能的减小对平面度和垂直度的影响。
19.作为一种可能的实施方式，所述抱夹气缸和所述真空吸盘之间设置有中空连接螺杆，所述中空连接螺杆的一端与所述抱夹气缸的出气端连通，且所述中空连接螺杆的另一端通过弹簧与所述真空吸盘连接，所述中空连接螺杆卡设于所述安装架上。
20.作为一种可能的实现方式，所述万向行走系统包括连接台，所述连接台的底面设置有至少两个行走机构和至少两个微调机构；所述微调机构包括万向悬挂转接件和与所述连接台可拆卸连接的第一驱动悬挂构件，所述万向悬挂转接件的上端与所述第一驱动悬挂构件可拆卸连接，所述万向悬挂转接件铰接有万向轮。行走机构实现地面的全方位调整和工位更换，微调机构以实现精确控制行走机构与载有箱体的平台平行。
21.作为一种可能的实现方式，所述行走机构包括设置于所述连接台底面的第二驱动悬挂构件，所述第二驱动悬挂构件可拆卸连接有万向滚轮，所述万向滚轮的轮轴上可拆卸连接有旋转伺服电机。
22.作为一种可能的实现方式，所述升降系统包括纵向设置在所述车体上且依次传动连接的滚珠丝杠模组、第一联轴器以及升降伺服电机，滚珠丝杠模组与所述升降板螺纹连接。
23.作为一种可能的实现方式，所述滚珠丝杠模组、第一联轴器以及升降伺服电之间通过压紧构件实现连接。
24.作为一种可能的实现方式，所述横向移动系统包括电机连接板和均设置于所述升降板上且依次固定连接的横向伺服电机、第二联轴器、滚珠丝杠以及抓手连接板，所述电机连接板与所述升降板、所述横向伺服电机均可拆卸连接；所述升降板上还设置有与所述抓手连接板可拆卸连接的连接构件。
25.作为一种可能的实现方式，所述多自由度机械手还包括用于控制各部件动作的控制器。以实现自动化控制。
26.作为一种可能的实现方式，所述横向伺服电机、第二联轴器以及滚珠丝杠之间采用压紧构件实现连接；优选地，所述滚珠丝杠和所述抓手连接板之间可拆卸连接。
附图说明
27.图1为本发明实施例中多自由度机械手的示意图；
28.图2为本发明实施例中万向行走系统的示意图；
29.图3为本发明实施例中横向移动系统和升降系统的示意图；
30.图4为本发明实施例中抱夹系统的示意图；
31.图5为本发明实施例中夹持机构的示意图；
32.图6为本发明实施例中可变位防护机构的结构示意图。
33.其中，1-支撑架；2-安装架；3-可变位防护机构；301-回转气缸；302-顶升气缸；303-气动执行器；304-活动板；305-杆体；306-衬垫；4-夹持机构；401-抱夹气缸；402-真空吸盘；403-中空连接螺杆；5-万向行走系统；501-连接台；502-行走机构；5021-第二驱动悬挂构件；5022-万向滚轮；5023-旋转伺服电机；503-微调机构；5031-万向悬挂转接件；5032-第一驱动悬挂构件；5033-万向轮；6-车体；7-升降系统；701-滚珠丝杠模组；702-第一联轴器；703-升降伺服电机；8-升降板；9-横向移动系统；901-电机连接板；902-横向伺服电机；903-第二联轴器；904-滚珠丝杠；905-抓手连接板；10-控制器。
具体实施方式
34.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.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间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
36.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
37.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
38.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
39.对于薄壁细长精密重载箱体这类物件在不同工位转运的过程中，由于薄壁细长精密重载箱体的制造工序繁多，工艺精度极高，因此对转运设备的要求也高，必须稳定安全的实现转运。经发明人采用目前公开的现有技术转运上述箱体时，发现均存在一定的缺陷：不能实现全方位和不同工位之间的交叉上下料，并且由于不能全方位调整因此会出现夹持不合理导致箱体损坏风险大的问题。
40.针对上述问题，本发明发明人通过设置万向行走系统5，既能够实现不同工位之间的转换，又能够实现y轴方向的调节；通过设置升降系统7，实现z轴方向的调节(即高度调节)；通过设置横向移动系统9，实现x轴方向的调节(即水平位置的调节)；由此可知，通过对xyz轴的调节，能够解决箱体转运路线中热处理区、电子束区、表面无损检测区的平台存在的宽度较窄、高度不一等问题，实现准确夹持箱体，降低转运过程中造成的损坏风险。通过万向行走系统5能够实现不同工位之间的转换，实现交叉上下料，解决了工艺设备本身未配置上下料机械手且难以开发的问题，兼顾了机械手在多设备之间工作的需求。
41.图1为本发明实施例中多自由度机械手的示意图。如图1所示，本发明实施例提供的多自由度机械手包括万向行走系统5，万向行走系统5上设置有车体6，车体6上设置有升降系统7，升降系统7传动连接有升降板8，升降板8上设置有横向移动系统9，横向移动系统9固定连接有抱夹系统。实现xyz轴三个方向的任意调节和不同工位之间的交叉上料。车体6主要是为升降系统7提供安装支撑的作用。车体6的形状和材质可以根据需要进行选择。例如：形状为龙门形，可节约材料的使用和降低整个机械手的重量，节约驱动成本和制造成本，但不仅限于此。例如：材质为硬质不锈钢合金，但不仅限于此。升降板8不仅为横向移动
系统9提供安装支撑的作用，还起到驱使横向移动系统9在升降系统7的传动下实现上下移动，即实现在z轴方向的调节。升降板8的形状和材质可以根据需要进行选择。例如：形状为框形，可节约材料的使用和降低整个机械手的重量，节约驱动成本和制造成本，但不仅限于此。例如：材质为硬质不锈钢合金，但不仅限于此。抱夹系统用于抱夹所需转运的箱体。
42.在实际使用时，首先启动万向行走系统5将整个多自由度机械手移动至需要抱夹的工位并且使得其与工位上的载物平台平行，其次，启动横向移动系统9使得抱夹系统与薄壁细长精密重载箱体平行，然后，启动升降系统7使得抱夹系统与薄壁细长精密重载箱体的平面对齐，接着，启动抱夹系统完成薄壁细长精密重载箱体抓取，最后，再次启动万向行走系统5、升降系统7以及横向移动系统9将薄壁细长精密重载箱体转移至下一个工序。
43.如图2所示，上述万向行走系统5包括车体6安装所用的连接台501。为了节约材质、降低连接台501的重量以及减少整个机械手的体积，在实际应用中，连接台501采用框架形结构。如图2所示，连接台501的底面设置有至少两个行走机构502和至少两个微调机构503。行走机构502用于机械手在不同工位之间的切换，属于大幅度的调节。微调机构503用于机械手在已经处于目标工位的情况下，调整机械手的抱夹系统位置使得其能够方便抱夹箱体。在实际应用中，行走机构502和微调机构503均能实现万向调节。
44.如图2所示，在实际应用中，上述微调机构503包括万向悬挂转接件5031和与上述连接台501可拆卸连接的第一驱动悬挂构件5032，万向悬挂转接件5031的上端与所述第一驱动悬挂构件5032可拆卸连接，所述万向悬挂转接件5031铰接有万向轮5033。第一驱动悬挂构件5032驱动万向悬挂转接件5031旋转，万向悬挂转接件5031带动万向轮5033旋转，以实现位置的小幅度调整。此处的可拆卸连接可以是螺栓或螺纹连接，但不仅限于此。
45.如图2所示，在实际应用中，上述行走机构502包括设置于上述连接台501底面的第二驱动悬挂构件5021，第二驱动悬挂构件5021可拆卸连接有万向滚轮5022，万向滚轮5022的轮轴上可拆卸连接有旋转伺服电机5023。当旋转伺服电机5023工作时，其带动万向滚轮5022作直线运动，第二驱动悬挂构件5021驱动万向滚轮5022改变方向，以实现准确移动至目标工位。万向滚轮5022可以采用任何能够实现的任意角度转向的滚轮，例如：麦克拉姆轮，但不仅限于此。如图2所示，在实际应用中，为了旋转伺服电机5023安装的安全性和运行的稳定性，可以在其与万向滚轮5022连接的连接轴外套设一个支撑件，支撑件的上端与上述第二驱动悬挂构件5021可拆卸连接。此处的可拆卸连接可以是螺栓或螺纹连接，但不仅限于此。
46.如图2所示，在实际应用中，由于万向滚轮5022是实现在不同工位之间的转换，因此其移动速度相对于万向轮5033来说较高，因此，在旋转伺服电机5023和万向滚轮5022连接的连接轴上设置一个减速器，使得万向滚轮5022能够平稳减速，避免对抱夹的箱体造成损坏。
47.如图2所示，在实际应用中，为了提高转运过程的平稳性，在第一驱动悬挂构件5032和第二驱动悬挂构件5021上均设置减震器。减震器为现有常用设备，此处不必详细阐述其结构。
48.如图3所示，上述升降系统7包括纵向设置在上述车体6上且依次传动连接的滚珠丝杠模组701、第一联轴器702以及升降伺服电机703，滚珠丝杠模组701与上述升降板8螺纹连接。升降伺服电机703旋转通过第一联轴器702带动滚珠丝杠模组701在竖直面内绕自身
轴旋转，滚珠丝杠模组701的旋转导致升降板8实现z轴方向的调节。滚珠丝杠模组701、第一联轴器702以及升降伺服电之间通过压紧构件实现连接。
49.如图3所示，在实际应用中，升降伺服电机703具有两个输出端，滚珠丝杠模组701具有两组，分别与升降伺服电机703的两个输出端连接，升降板8水平设置且其两端分别与一个滚珠丝杠模组701传动连接。通过对升降板8两端同时实现升降，提高了调节过程中的稳定性和安全性。
50.如图3所示，在实际应用中，作为一种可能的实施方式，上述滚珠丝杠模组701包括至少两根滚珠丝杠904两根滚珠丝杠904的相同端均与上述升降伺服电机703的一端输出端传动连接，实现同步传动。每一根滚珠丝杠904上均螺纹连接有螺母，螺母的外端与上述升降板8固定连接。因此在滚珠丝杠904转动的同时带动螺母上下移动实现升降板8的上下移动。
51.在实际应用中，作为一种可能的实施方式，上述滚珠丝杠模组701包括至少两根滚珠丝杠904两根滚珠丝杠904的相同端均与上述升降伺服电机703的一端输出端传动连接，实现同步传动。上述升降板8上开设有与滚珠丝杠904数量相同的螺纹通孔，每一根滚珠丝杠904均通过一个螺纹孔与升降板8实现螺纹连接，最终实现升降板8的上下移动。
52.如图3所示，在实际应用中，上述横向移动系统9包括电机连接板901和均设置于上述升降板8上且依次传动连接的横向伺服电机902、第二联轴器903、滚珠丝杠904以及抓手连接板905，电机连接板901与升降板8、横向伺服电机902均可拆卸连接；升降板8上还设置有与抓手连接板905可拆卸连接的连接构件(图中未示出)。电机连接板901用于固定横向伺服电机902，从而提高其安装的可靠度。连接构件带动抱夹系统与抓手连接板905作水平向运动，实现x轴方向的调节。在一种可能的实施方式中，如图3所示，抓手连接板905包括板体，板体上开设有沿滚珠丝杠904轴向方向开设螺纹通孔以实现与滚珠丝杠904螺纹连接，从而带动连接构件在x轴方向移动实现调整。
53.在实际应用中，上述连接构件可以为任意能够实现连接的零件，例如：连接柱，但不仅限于此。
54.如图3所示，在实际应用中，一种可能的实施方式，上述横向伺服电机902、第二联轴器903以及滚珠丝杠904之间采用压紧构件实现连接；所述滚珠丝杠904和所述抓手连接板905之间可拆卸连接。此处的可拆卸连接可以为通过螺栓组件实现连接。
55.图4示例本发明实施例中抱夹系统的结构示意图。如图4所示，本发明提供的抱夹系统包括支撑架1，支撑架1上设置有至少两个安装架2，每一个安装架2上设置有若干夹持机构4；支撑架1上还设置有若干可变位防护机构3。首先将可变位防护机构3的位置进行调整使得其不影响夹持机构4对箱体的夹持，其次将抱夹系统置于所需夹持箱体的上方，启动夹持机构4对箱体进行夹持，根据箱体的高度调整可变位防护机构3的高度以使得可变位防护机构3的托举部分位于箱体侧下方，使得可变位防护机构3的方位实现托举部位位于箱体正下方，调整托举部分的高度与箱体的底部接触以实现托举。
56.需要说明的是：每个安装架2上设置的夹持机构4的数量可以相同也可以不同，可以根据实际需要进行相应设置。
57.支撑架1的尺寸、安装架2的尺寸、安装架2之间的距离、安装架2的具体数量、夹持机构4的具体数量、夹持机构4的排列方式、可变位防护机构3的具体数量以及可变位防护机
构3的排列方式均由所需夹持箱体的尺寸决定。例如，所需夹持箱体为核工业中常用的薄壁细长精密重载箱体，如图4所示，安装架2的数量为三个，其中一个与支撑架1平行设置，安装于其上面的夹持结构用于箱体顶部的夹持；剩余两个与支撑架1垂直设置且剩余两个相互平行，剩余两个之间的距离至少需要满足大于箱体的宽度；每个安装架2上的夹持机构4的数量均为12个且都呈两排排列；支撑架1上安装的可变位防护机构3的数量为6个且呈两排排列。
58.如图4所示，支撑架1可以为方形框架，以减小抱夹系统的重量和便于观察抱夹系统是否准确定位于所需转运箱体的上方实现准确夹持。安装架2可以为带有凹槽的方形体，以便夹持机构4不使用时的收纳和避免夹持机构4影响箱体准确放入抱夹系统内。夹持机构4可以设置于安装架2的凹槽内也可以卡设于安装架2上，合适地，卡设于安装架2上，便于夹持机构4的维修或自动化过程电缆的安装。如图4所示，可变位防护机构3可以安装于安装板上，安装板与支撑架1固定连接。
59.如图5所示，每一个夹持机构4包括抱夹气缸401和真空吸盘402，抱夹气缸401的输出端连接有中空连接螺杆403，中空连接螺杆403和真空吸盘402之间通过弹簧实现连接。当抱夹气缸401工作时，真空吸盘402和中空连接螺杆403之间的弹簧被拉伸实现两者的分离，将真空吸盘402紧紧按压于转运工件上，实现夹持，当抱夹气缸401不工作时，拉伸的弹簧在弹性恢复的驱使下，使得真空吸盘402从转运工件上脱落且与中空连接螺杆403接触。
60.中空连接螺杆403可以卡设于安装架2上。如图2所示，中空连接螺杆403上设置有卡槽，如图1所示，安装架2部分卡于卡槽内。
61.一种可能的实施例方式中，为了便于安装和拆卸，中空连接螺杆403可以由第一连接杆和第二连接杆连接构成，第一连接杆和第二连接杆之间可以通过螺纹连接，卡槽可以设置于第一连接杆或第二连接杆或两者连接形成的连接处，合适地，两者连接形成的连接处。
62.一种可能的实施例方式中，中空连接螺杆403可以由第一连接杆、第二连接杆以及连接件组成，连接件上开设有卡槽，第一连接杆和第二连接杆均匀连接件螺纹连接。为了不影响中空连接螺杆403内部各截面处内圆的面积，卡槽可以由套设于中空连接螺杆403外且与中空连接螺杆403固定连接的两个环和之间的区域形成，所述环可以为六角螺母。
63.如图6所示，每一个可变位防护机构3包括顶升结构、回旋结构以及托举结构。顶升结构用于驱动托举结构实现上下直线运动，顶升结构可以与托举结构直接或间接连接，顶升结构可以为顶升气缸302。回旋结构用于驱动托举结构实现圆周运动，回旋结构可以与托举结构直接或间接连接，回旋结构可以为回旋气缸301。托举结构与箱体的底面接触且对箱体施加向上的力以实现对箱体的托举来减小夹持机构4所施加的力，避免箱体的平面度和垂直度发生变化影响后续的使用。在托举的过程中托举结构可以部分或全部与箱体底面接触，合适地，部分接触。
64.如图6所示，托举结构可以包括依次固定连接的气动执行器303、活动板304以及托举组件，托举组件与回转气缸301的直线轴承连接，实现托举组件的回转功能，顶升结构与活动板304固定连接；回旋结构所释放气体产生的压力作用于气动执行器303上，气动执行器303上推动活动板304作圆周运动，活动板304带动托举组件作圆周运动。
65.如图6所示，托举组件可以为一体成型且带有托举部的杆体305，也可以包括杆体
305和套设于杆体305上的衬垫306，也可以包括相互连接的杆体305和衬垫306。需要说明的是，此处的套设可以是杆体305贯穿于整个衬垫306内部也可以是部分贯穿，并且套设后杆体305与衬垫306之间可以通过粘接剂实现两者的固定连接，以使得衬垫306与杆体305作相同的运动。托举部和衬垫306的形状可以为l形或o形以及其它能够实现托举的形状。杆体305的形可以为一端为直线形且另一端为l形或o形以及其它能够实现托举的形状。
66.例如，如图6所示，托举组件包括杆体305和衬垫306，杆体305和衬垫306均为l形，衬垫306套设于杆体305外。衬垫306可以由软质材料制成，如泡沫塑料和软质橡胶，但不限于此。
67.如图4所示，安装架2与支撑架1可以焊接或是通过其他方式连接，如：螺栓连接，但不限于此。保护活动板304可以安装于支撑板上，支撑板的一端与支撑架1的框架连接且其另一端与安装架2连接，此处的连接可以是螺栓连接也可以是焊接。
68.以下以夹持核工业中常用的薄壁细长精密重载箱体为例，说明本发明提供的抱夹系统的工作原理。
69.如图4所示，在夹持箱体前，先启动回转气缸301，回转气缸301驱动活动板304旋转，活动板304带动杆体305旋转，杆体305带动衬垫306旋转使得衬垫306的托举部分沿着安装架2长度方向放置；将夹持装置移动且将箱体置于夹持装置形成的凹槽内；启动抱夹气缸401，使得真空吸盘402紧贴箱体的表面上实现夹持；启动顶升气缸302，驱动回转气缸301、气动执行器303、活动板304、杆体305以及衬垫306整体在竖直方向上作直线运用，具体向下移动实现驱动衬垫306移动至箱体的侧下方；启动回转气缸301，驱动衬垫306位于箱体的正下方；启动顶升气缸302，驱动衬垫306向上移动且与箱体的底面接触实现托举。
70.由上可知，本发明中通过夹持机构4实现夹持功能，通过可变位防护机构3实现托举功能，其中，可变位防护机构3中的顶升结构作上下直线运动以实现贴合箱体底部，可变位防护机构3中的回旋结构作圆周运动以实现贴合箱体底部的部件不影响夹持机构4对箱体的夹持，即不能够影响箱体顺利的进入三个安装架2围合形成的凹槽内；采用真空吸盘402，可以分散作用力，避免对平面度和垂直度产生影响；衬垫306采用软质材料制成，避免衬垫306过硬在箱体自身重力的作用下对箱体底面进行挤压而使得箱体变形进而影响箱体的平面度和垂直度。
71.在一种可能的实现方式中，如图6所示，杆体305可以由不锈钢或铁铝合金制成，但不限于此。
72.在一种可能的实现方式中，如图5所示，真空吸盘402可以由弹性橡胶制成，但不限于此。
73.在一种可能的实现方式中，如图5所示，真空吸盘402的底部可以卡设带有外螺纹的连接环，连接环与中空连接螺杆403通过螺母连接，由于真空吸盘402具有弹性，因此连接环与真空吸盘402的底部紧密连接实现密封的作用。
74.在一种可能的实现方式中，如图5所示，真空吸盘402可以呈喇叭状，以增大吸附面积，进一步分散作用力。
75.在一种可能的实现方式中，真空吸盘402的底部可以卡设带有内螺纹的连接环，中空连接螺杆403与连接环连接的一端设置有外螺纹，此处的内螺纹和外螺纹相互配合使用，因此将中空连接螺杆403旋入连接环内即可实现两者的连接，由于真空吸盘402具有弹性，
因此连接环与真空吸盘402的底部紧密连接实现密封的作用。
76.在一种可能的实现方式中，真空吸盘402的底部可以卡设带有外螺纹的连接环，中空连接螺杆403与连接环连接的一端设置有内螺纹，此处的内螺纹和外螺纹相互配合使用，因此连接环旋入中空连接螺杆403内即可实现两者的连接，由于真空吸盘402具有弹性，因此连接环与真空吸盘402的底部紧密连接实现密封的作用。
77.由上可知，本发明公开的抱夹系统能够应用于对转运物体要求高的领域使用，例如：核工业、货运海运、航空航天、机械制造以及石油化工等相关领域。
78.本发明实施例中，气缸型号如下：顶升气缸302：亚德客wgj06-20-40-y-2；包夹气缸401：亚德客tr25x55；回转气缸301：无锡圣汉斯自动化有限公司rt007da。
79.如图1所示，在实际应用中，根据操作需要，可以设置相应的控制器10以实现各零部件的控制。
80.由上可知，本实施例公开的多自由度机械手能够同时满足宽窄高低不一的工位平台和多自由度的调整，实现多工位全方位交叉上下料，达到安全、稳定、可靠以及方便转运目的，降低薄壁细长精密重载箱体在转运过程中损坏的风险。本发明公开的多自由度机械手有应用于燃料元件研制过程，并且还可广泛应用于类似核燃料元件研制的转运过程。同时可推广应用于航空航天、机械重工、精密加工等相关领域的精密部件全方位、多层次的上下料及自动化转运，具有广泛的应用市场。
81.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。