[发明专利]一种基于正负压控制的机械夹持方法、装置及压力夹持机械手

说明书

本发明公开了一种基于正负压控制的机械夹持方法、装置及机械手，包括活塞驱动装置、活塞式气缸、具有内置可充气气囊的半封闭式物料夹持机构。其中，活塞在气缸内移动形成可控正压区和负压区；正压区和负压区分别经气压通道与充气气囊或夹持机构内部相连通，通过对气囊进行充气或放气，以及在夹持机构内部产生负压吸附力或正压推力，使得夹持机构对物料进行夹持和释放。本发明利用气缸活塞运动形成正负压区，并将正负压转换为夹持机构对被夹持物料施加的正气压力、负压吸附力以及正压推力，实现对被夹持物料的可靠夹持和快速释放，同时具有体积小、噪音低、结构简单、适用范围广等特点，特别适用于包括医院配药在内的特殊应用场合。

技术领域

本发明涉及机械夹持技术领域，特别是一种基于正负压控制的机械夹持方法、装置以及压力夹持机械手。

背景技术

随着工业自动化和生活智能化的发展，机械手作为物料夹持部件被广泛应用于包括自动化生产线、物料配给、自动贩售等领域，并且具有越来越广阔的应用前景。传统的夹持机械手包括刚性气动手指式机械手和吸盘式机械手。其中，刚性气动手指式机械手适用于夹持形状及摆放规则的物料，吸盘式机械手则适用于吸附夹持表面光滑且摆放规则的物料。然而，无论刚性气动手指式机械手还是吸盘式机械手，均无法准确夹持形状或摆放不规则的物料，灵活度低、结构复杂，应用领域极为有限。

现有技术中，还存在一种气囊式夹持机械手，该种机械手以顶部开口的可变形软胶气囊作为拾取夹持部件，软胶气囊能够通过形变自动适应物体的形状，并在负压作用下紧密夹持物料，一定范围内不受物料外形及摆放方式的限制，相比传统机械手更加灵活、便利，适用范围更广。然而，此类气囊式夹持机械手在充气后，软胶气囊容易粘附于所夹持的物料表面，导致释放物料时不易分离，或者，软胶气囊与物料之间可能存在间隙，造成气囊与物料表面的摩擦力减弱，以至于不足以夹持住物料。此外，软胶气囊还需要空气压缩机和真空泵来实现充气和放气，存在成本高、体积大、噪音大且结构复杂等问题，不适用于医院等具有特殊要求的应用场景。

因此，希望提供一种体积小巧、结构简单、低噪音且夹持可靠、能快速释放物料的夹持机械手。

发明内容

现有的夹持机械手存在体积大、噪音大、结构复杂、夹持不可靠、物料释放困难、适用范围有限的问题。为解决上述现有技术中所存在的问题，本发明提出一种基于正负压控制的机械夹持方法，所述方法通过小体积、低噪音驱动装置驱动气缸活塞在气缸内部移动以产生可控正压区和负压区，分别利用正负压力在夹持机构中形成正压机械力和负压吸附力，实现夹持机构对物料的快速夹持和释放。

具体的，所述方法包括，夹持机构与气缸相连接，气缸与驱动装置相连接。其中，所述气缸内部由活塞分隔为两个压力区域，其中一侧压力区域经气压通道与设置在夹持机构内部的可充气气囊相连通；另一个压力区域则经气压通道与夹持机构内部相连通。所述驱动装置驱动所述活塞在所述气缸中移动以在所述两个压力区域内分别形成正压区和负压区，所述正压区和负压区经气压通道对所述气囊进行充气和放气，以及控制夹持机构内部的正负压力。

更具体的，在夹持物料时，所述驱动装置驱动所述活塞向一侧移动，使得所述气缸内部一侧的压力区域为正压区，另一侧为负压区。正压区通过所述气压通道对所述气囊充气，气囊充气膨胀后对所述夹持机构内的物料产生机械挤压力从而夹紧物料。负压区通过所述气压通道与所述夹持机构内部相连通，在所述夹持机构内部对所述物料产生负压吸附力。

更具体的，在释放物料时，所述驱动装置驱动所述活塞在所述气缸内部向另一侧移动，使得所述气缸内部一侧的压力区域为负压区，另一侧为正压区。负压区通过所述气压通道对所述气囊放气，所述气囊放气后释放所述物料。正压区通过所述气压通道与所述夹持机构内部相连通，在所述夹持机构内部形成正气压力，推动所述物料与所述夹持机构分离。

更具体的，所述气压通道与阀门开关连接，所述阀门开关控制所述气压通道导通和关断。