直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103386691A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103386691103386691A(43)申请公布日2013.11.13(21)申请号201310306748.X(22)申请日2013.07.22(71)申请人江南大学地址214122江苏省无锡市蠡湖大道1800号(72)发明人章军朱飞成王芳(51)Int.Cl.B25J15/12(2006.01)B25J15/10(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪(57)摘要本发明涉及直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪，手爪由一个手掌和三个柔性手指组成。一个柔性手指1被安装在矩形手掌2的左侧对称中心处，另外二个柔性手指1分别被安装在矩形手掌2右侧对称中心的两侧；三个柔性手指1分别被安装在六边形手掌3的三个对应边处。每个柔性手指结构相同，主要由一个直线电机和一个板弹簧组成；作为骨架的板弹簧被分为变形段和抓取段，两段长度可相对调节；此多指手爪应用于易碎的脆性物体，或形状、大小变化的异形物体的抓持，属于机器人、机电一体化的应用技术领域；与机器人本体联接，尤其适用于食品、农产品、轻工产品的抓取、分拣和包装等生产和物流场合。CN103386691ACN103869ACN103386691A权利要求书1/1页1.直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪，其特征是：直线电机的定子部件(1a)用螺钉固定在指根板(2a)上，在直线电机的定子部件(1a)的导向和驱动下、直线电机的动子(4a)上下运动，推座(3a)用螺钉固定在直线电机的动子(4a)，直线轴承(6a)用内六角螺钉固定在直角板(5a)上；导向推杆(7a)的上端螺纹部分与推座(3a)采用螺母联接，导向推杆(7a)穿过起导向作用的直线轴承(6a)，导向推杆(7a)下端螺纹部分与铰链座(9a)螺纹联接、并用螺母旋紧防松；板弹簧(8a)的上端被螺钉固定在指根板(2a)和直角板(5a)之间，板弹簧(8a)的中间被螺栓螺母固定在压板(10a)和铰链支座(11a)之间，板弹簧(8a)的最下端是曲面、便于接触被抓取物体；导向推杆(7a)的铰链座(9a)与右螺纹铰链杆(14a)之间是铰链联接，铰链支座(11a)与左螺纹铰链杆(12a)之间铰链联接，左螺纹铰链杆(12a)和右螺纹铰链杆(14a)均旋在螺纹套(13a)内、并用螺母旋紧防松；顺、逆时针旋转螺纹套(13a)，可使左螺纹铰链杆(12a)和右螺纹铰链杆(14a)之间的相对距离增加或缩短；前述的这些零件构成柔性手指(1)，对于每个相同的柔性手指(1)，其指根板(2a)均被螺钉固定在矩形手掌(2)或六边形手掌(3)上；一个柔性手指(1)被安装在矩形手掌(2)的左侧对称中心处，另外二个柔性手指(1)分别被安装在矩形手掌(2)右侧对称中心的两侧，这是一种结构形式；三个柔性手指(1)分别被安装在六边形手掌(3)的三个对应边处，这是另一种结构形式。2CN103386691A说明书1/4页直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪技术领域：[0001]本发明属于机器人、机电一体化的技术领域，涉及一种直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪，用于食品、农产品、轻工产品的抓取、分拣和包装等生产和物流场合。背景技术：[0002]针对轻工和食品行业的大规模生产状况，为满足形状复杂、物性多样的原材料、半成品、成品的物流和包装的需要，为解决简单劳动的用工成本高、劳动条件差等问题，需要物流抓取手爪。就抓取的复杂对象的种类：①易变形的软性物体(面包、软包装物品)；②易碎的脆性物体(禽蛋、玻璃陶瓷制品)；③形状不规则的、大小差别大的物体(瓜果、蔬菜)；④异形的、位置状态混乱且难理顺的物体(酒瓶、化妆品瓶)；从上可见，复杂对象的材料性质、形状尺寸及位置状态的差别较大。传统工业手爪为夹钳式或平行移动式结构，只能抓取形状大小相同、位置状态一致、不会破损的刚性工件。仿人灵巧手需要感知复杂对象的空间位置和形状，需要精确控制运动和抓取力，否则会损坏复杂对象或不能可靠抓取，但目前仿人灵巧手尚处在实验室研究阶段。[0003]传统刚性机构是由运动副连接的刚性杆件组成的，进行运动、力或能量传递或转换的机械装置。柔顺机构(CompliantMechanisms)也能传递或转换运动、力或能量，但与刚性机构不同，柔顺机构不仅由运动副传递运动，还至少从其柔性部件的变形中获得一部分运动。柔顺机构的两大优越性：降低成本(减少零件数目、减少装配、简化制造、减轻质量)和提高性能(提高精度、增加可靠性、减少磨损、减少维护)。[0004]本发明手爪的柔性手指就是一种柔顺机构，板弹簧是柔顺机构的变形元件，其特点是：对