[发明专利]一种用于柔性材料曲面贴合的自适应机械手

说明书

本发明公开了一种用于柔性材料曲面贴合的自适应机械手，包括多自由度机械臂机构和前端自适应机构，所述多自由度机械臂机构的第一连接件通过螺栓与前端自适应机构的安装板固定连接；所述前端自适应机构包括活动机架、静机架和安装板，所述活动机架的前端安装有滚筒，活动机架与静机架之间通过柔性杆固定连接，且活动机架与静机架之间还安装有中心球铰，所述静机架与安装板通过螺栓连接。本发明自适应机械手可以利用柔性材料与曲面之间的相互作用力，使机构中的每个自适应元件发生相应位移和形变，达到柔性材料与曲面高效贴合的目的，通过这种自适应机械手能极大地节约人力和物力，便于曲面贴合的自动化作业。

技术领域

本发明涉及自动化机械技术领域，具体涉及一种用于柔性材料曲面贴合的自适应机械手。

背景技术

现有曲面贴合机构均采用立式、卧式等大型装备，其结构复杂，对不同曲率的曲面需要准备不同的模具，贴合曲面单一，且其面向的对象为简单、小型曲面或薄膜；

在对柔性材料进行曲面(含平面)结构表面贴合时，往往需要根据曲面表面的曲率适时改变贴合机构的位置和姿态，从而保证材料贴合质量。对于用于柔性材料曲面贴合的机械手而言，在对柔性材料曲面贴合的过程中一般需要通过本体结构的复杂关节驱动来实现末端执行机构的位置和姿态，其轨迹编程复杂程度高，工作周期长；

而自适应机构以其被动适应和位姿适应性强等优点成为现有机械手臂末端安装的理想连接装置。因此需要提供一种自适应机械手能够在不同曲面(含平面)结构上的表面进行贴合工作，根据给出的曲面自行改变位姿来实现紧密贴合，并可以用来贴合复杂曲率和大型曲面。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种用于柔性材料曲面贴合的自适应机械手，解决了现有的机械手在对柔性材料曲面贴合的过程中一般需要通过本体结构的复杂关节驱动来实现末端执行机构的位置和姿态，其轨迹编程复杂程度高，工作周期长的问题，而且其结构复杂，对不同曲率的曲面需要准备不同的模具，贴合曲面单一的问题。本发明的自适应机械手自适应能力强、操作简单、结构合理，根据曲面表面的曲率变化自动调整贴合机构的姿态，从而更好的满足生产需求。

技术方案：本发明一种用于柔性材料曲面贴合的自适应机械手，包括多自由度机械臂机构和前端自适应机构，所述多自由度机械臂机构的第一连接件通过螺栓与前端自适应机构的安装板固定连接；

所述前端自适应机构包括活动机架、静机架和安装板，所述活动机架的前端安装有滚筒，活动机架与静机架之间通过柔性杆固定连接，且活动机架与静机架之间还安装有中心球铰，所述静机架与安装板通过螺栓连接，静机架朝向安装板的侧面中心固定设有第一套筒，所述安装板朝向静机架的侧面中心固定设有第二套筒，所述第二套筒插设在第一套筒内，且第一套筒内设有行程弹簧，所述安装板朝向静机架的侧面还安装有压力位移传感器。

进一步的，所述活动机架与静机架之间的柔性杆上均套设有复位弹簧。复位弹簧达到复位的目的。

进一步的，所述多自由度机械臂机构包括固定底座，所述固定底座上转动安装有旋转台，所述旋转台与机械臂大臂的一端转动连接，所述机械臂大臂的另一端转动连接有第二连接件，所述第二连接件的端部安装有可360度转动的旋转件，所述旋转件与机械臂小臂固定连接，所述机械臂小臂的端部转动连接有第一连接件。多自由度机械臂机构可以实现多个方向的转动和移动。

进一步的，所述安装板朝向静机架的侧面四角处分别通过液压缸和可伸缩金属杆与金属板固定连接，所述金属板上通过螺栓固定安装有长波纹管型真空吸盘，所述长波纹管型真空吸盘的尾部装有真空发生器。真空发生器通过抽取吸盘内的空气使吸盘吸附物体，通过让吸盘内部与外界空气联通使吸盘与物体分离。

进一步的，所述压力位移传感器与压力位移显示器电连接。传感器可以感知安装板的运动和所施加的力并通过压力位移显示器显示出来，可以用来判断滚筒是否与贴合面接触，并可以测量出机械臂所施加力的大小，从而根据传感器伸出端的位移量来了解柔性材料与曲面紧密贴合的程度。