[发明专利]一种带力反馈及行程的柔性气动夹持器

说明书

本发明涉及一种带力反馈及行程的柔性气动夹持器，包括顶壳、滑块、同步带单元、中间气腔、拉力传感器、手指以及输气管；顶壳上开设有与气源连通的接口，顶壳内设有一滑槽；滑块内部为空心结构，且滑块的一面上开设有一槽口，滑块滑动设置在所述滑槽上；拉力传感器一端固定在顶壳上，另一端固定在中间气腔的顶部；手指的气端与所述滑块的槽口连接；输气管中设有单向气体阀门，输气管的一端连接所述中间气腔，另一端分成两路气管，第一路气管通入滑块内部与手指的气端连通，第二路气管安置在所述滑块内部的空心结构中与滑块的空心结构连通。本发明可靠性好、安全性高，控制维度强，适应度高，从而让气动夹持器能够更好地适应现代化工厂使用。

技术领域

本发明属于机器人领域，具体涉及一种带力反馈及行程的柔性气动夹持器。

背景技术

随着科技的不断发展，传统的手工工作模式逐渐被自动化设备所替代。如今，各式各样不同功能的工业机器人在各行各业中越发常见。常见的工厂作业如喷涂，装配，焊接，搬运，上下料等基本上已经能够被工业机器人所胜任。机器人的普及极大的提高了工厂的生产效率同时节省了人工成本。

工业机器人通常包括机械臂和夹持器组成。工业机械臂以串联，SCARA最为常见，其中，4轴，6轴居多。夹持器又称为末端执行器，是工业机器人对物料操作必备的执行部件之一。其通过法兰盘安装于机械臂末端，主要实现抓住工件，握持工件和释放工件等任务。

机器人夹持器驱动方式主要分为气动和电动：其中，气动执行器采用气压驱动的方式，结构又分活塞式，拔叉式，薄膜式等。电动执行器一般采用直流电机，步进电机，力矩电机等驱动元件，传动方式又包括齿轮，传送带，及蜗轮蜗杆等。气动执行器结构简单，响应速度快，价格低廉但精度较低。电动执行器精度较高，相对稳定但成本较高。根据材料，夹持器又分为刚性和柔性。刚性夹持器以其精度高，载重大，稳定性强，控制相对容易控制等特性在工业界中应用广泛，技术相对成熟。相较于刚性夹持器，柔性夹持器拥有自适应物体形状，不易对物体造成损伤(易碎品)，可夹持物体类别广泛等优势。

目前，相对与成熟的刚性夹持器，柔性夹持器目前大多都还处于研发阶段，市场上现有的产品在安全性，稳定性，可控性等方面也都需要完善和加强。经文献检索，公开日为2016年10月26日，公开号为CN104959992B的一种气动的软体抓持装置，它提出通过气动方式来改变手抓行抓进而对物体进行抓取，其结构简单成本低廉，但其抓手不具有自锁性，即当气源突然中断时，夹持器会即刻丧失其形变状态进而使物体脱落，造成安全隐患。

其次，此装置中的夹持器本身不带有行程功能即手指本身无法移动，软体夹持器自适应物体的特性无法最大程度的发挥。另外，此装置中缺乏反馈机制(手指夹紧力，手指形变，物体负载等)，控制难度较大。

有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的带力反馈及行程的柔性气动夹持器，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为提高上述气动夹持器的可靠性、安全性，增加控制维度，以及增强其适应度，从而让气动夹持器能够更好地适应现代化工厂使用，本发明提供一种带力反馈及行程的柔性气动夹持器。

本发明的一种带力反馈及行程的柔性气动夹持器，包括顶壳、滑块、同步带单元、中间气腔、拉力传感器、手指以及输气管；

所述顶壳上开设有与气源连通的接口，顶壳内设有一滑槽；所述滑块内部为空心结构，且滑块的一面上开设有一槽口，所述滑块滑动设置在所述滑槽上；所述拉力传感器一端固定在顶壳上，另一端固定在中间气腔的顶部；所述手指的气端与所述滑块的槽口连接；所述输气管中设有单向气体阀门，所述输气管的一端连接所述中间气腔，另一端分成两路气管，第一路气管通入滑块内部与所述手指的气端连通，第二路气管安置在所述滑块内部的空心结构中与滑块的空心结构连通。

进一步的，所述手指上设有弯曲传感器和压力传感器，所述压力传感器和弯曲传感器设在手指的外层板壳上。