[发明专利]一种基于IPMC电致动材料简化结构多自由度机械抓手

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械人，具体地说是机械手结构。

背景技术

目前，工业机械手的研究获得国内外相关学者的广泛关注，其能够高效率、高质量完成重复性作业任务，减轻人工劳动以提高工业产值，而且，在一些特殊工作机器人领域的应用等方面的实践特性，使得工业机械手在工业生产中扮演着重要角色。现阶段，无论是工业机械手或者微型机械手的开发，都并未脱离电机驱动及复杂的机械结构设计，这种复杂的结构无可避免的造成机械手的重量增加、能耗加大，同时，增大的加工的制造成本，为安装带来极大的不便，这些因素使得研究一种简化架构的机械抓手凸显出重要的研究意义；离子聚合物金属复合材料(IPMC)是一种新型的智能材料，在电激励下能够提供较大变形，与电机驱动不同，IPMC可以直接实现力的线性输出，该特性具有重要的应用价值，虽然目前很多研究机构针对于智能材料的驱动抓手研究的较多，然而，大部分研究只是局限于将驱动材料两片组合直接应用于抓取，这类结构设计仅可以实现单自由度的驱动，无法满足后期应用开发时对机械手的使用要求，对于机械抓手的研究领域也凸显了极大的缺陷。为了改变智能材料单自由度驱动的局限性，同时，克服复杂的结构设计方案的存在的显著缺陷，因此，设计一种基于IPMC电致动材料驱动，简化结构且能够实现旋转、抓取动作的多自由度机械手，显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供可以实现驱动关节旋转及抓取动作的一种基于IPMC电致动材料简化结构多自由度机械抓手。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种基于IPMC电致动材料简化结构多自由度机械抓手，其特征是：包括旋转盘、轴、旋转盘驱动单元、驱动抓取单元，旋转盘驱动单元包括驱动支撑架、第一IPMC肌肉条、第一组合电极，第一组合电极包括正电极、负电极，正电极和负电极上均安装第一-第三金属板，正电极的第二金属板与负电极的第一金属板之间设置第一绝缘层，正电极的第三金属板与负电极的第二金属板之间设置第二绝缘层，轴上安装设置矩形槽的轮，轴上位于轮的两端分别为光轴和螺纹，旋转盘的中部安装滚子轴承，光轴安装在滚子轴承里，第一组合电极安装在矩形槽里，驱动支撑架固定在旋转盘上，第一IPMC肌肉条的两端分别连接驱动支撑架和第一组合电极，驱动抓取单元包括装配底板、第一-第二驱动支架、第二-第三组合电极、第二-第三IPMC肌肉条，装配底板安装在旋转盘上，第一驱动支架通过连接轴安装在装配底板上，第二驱动支架安装在第一驱动支架上，第一驱动支架上分别安装第二组合电极和第一固定夹，第二组合电极和第一固定夹之间安装第二IPMC肌肉条，第二驱动支架上分别安装第三组合电极和第二固定夹，第三组合电极和第二固定夹之间安装第三IPMC肌肉条，第二驱动支架的端部安装刚性尾爪，旋转盘驱动单元与驱动抓取单元位于旋转盘的两侧。

本发明还可以包括：

1、所述的旋转盘驱动单元和矩形槽有五组，相对于圆盘的圆周方向均匀布置。

2、所述的驱动抓取单元有三组，三组驱动抓取单元相对于圆盘的圆周方向均匀布置。

本发明的优势在于：相对于传统机械抓手，显著简化结构设计，减轻了自身的重量，节约了传动过程中的能量耗散，同时减低了制造的成本，方便安装与维护；提出了一种新型且基于IPMC电致动材料的多自由度机械手，添补了智能材料领域中多自由度机械手研究的空缺，为实践应用提供了一种创新的设计方法；鉴于IPMC电致动材料是一种绿色的仿生材料，本发明设计符合节能环保的绿色设计理念；各个驱动关节独立控制，提高机械抓手抓取的灵活性。

附图说明

图1是旋转盘驱动部件结构图；

图2轮轴部件图；

图3是滚子轴承零件图；

图4a是组合电极结构图a，图4b是组合电极结构图b，图4c是组合电极结构图c；

图5是驱动抓取部件结构图；

图6是本发明整体视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：