CN104875202B - 一种万向型气动柔性机器人装置 - Google Patents
一种万向型气动柔性机器人装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104875202B CN104875202B CN201510334755.XA CN201510334755A CN104875202B CN 104875202 B CN104875202 B CN 104875202B CN 201510334755 A CN201510334755 A CN 201510334755A CN 104875202 B CN104875202 B CN 104875202B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible arm
- support
- connection dish
- flexible
- mechanical hand
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种万向型气动柔性机器人装置,主要包括基座、柔性臂机构和夹持型机械手,在该基座的上部固定连接下连接盘,在下连接盘上设有柔性臂机构,在柔性臂C的上连接盘C的上端固定连接夹持型机械手。本发明可实现三维空间内任意角度的运动,可在狭小弯曲的空间内完成复杂动作要求,可承受较大的切向载荷,可实现6个自由度的独立控制,具有清洁度高,安全性高,柔性好,适应环境能力强的特点。
Description
技术领域 本发明属于机器人技术领域,涉及一种气体柔性机器人装置。
背景技术 当今工业用机器人如焊接、搬运机器人等主要是仿人手臂设计,由旋转底座、三个单自由度关节和腕部关节组合在一起,再配合专用的末端执行器来完成程序预定的作业。驱动方式上主要有液压驱动、电机驱动及气动驱动。液压驱动具有较大的功率体积比,负载大,安全性较高。电机驱动控制灵活,适合中等负载,控制轨迹较复杂的机器人,同时较为清洁,噪声小。气动驱动具有干净清洁,结构简单,柔性较好,防火防爆防潮,适应环境能力强,成本低,维护方便等优势,适用于食品、药品等要求清洁度高的行业。Walker等人研制的机器人Air-Octor采用气动结构作为支撑,由3根绳索及气动支撑结构的内部气压控制其弯曲及伸长运动,结构比较轻巧但负载能力较小。德国Festo公司模仿大象鼻子研制了一种仿象鼻柔性机械臂,可以通过气囊的压缩和充气进行扩展和收缩。它们的不足之处:(1)液压驱动具有清洁度较低,结构复杂,价格昂贵,不易维护,很难实现三维空间任意角度的偏转,难以满足狭小弯曲空间的工作要求;(2)电机驱动柔性不好,不适用于电子等有电磁环境产生相互影响的行业;(3)普通的气动驱动不能克服气缸驱动负载低,可靠性差,机器臂不能承受较大的切向载荷等问题。
发明内容 本发明的目的是提供一种具有清洁度高,安全性高,柔性好,适应环境能力强,可实现三维空间内任意角度的运动,可在狭小弯曲的空间内完成复杂动作要求,可使机器臂承受较大的切向载荷,结构设计更加简单的万向型气动柔性机器人装置。
本发明主要包括:基座、柔性臂机构和夹持型机械手。其中,基座内部设有若干电气比例阀,在该基座的上部固定连接下连接盘,在下连接盘上设有柔性臂机构,该柔性臂机构从下至上由三个柔性臂组成,分别为柔性臂A、柔性臂B和柔性臂C,柔性臂A、柔性臂B和柔性臂C的结构相同。每个柔性臂主要由上连接盘、第一旋转角度传感器、第二旋转角度传感器、倒L型短骨架、L型长骨架、气动人工肌肉、轴承A、轴承B和十字胡克铰组成。在下连接盘的上部,通过螺栓活动连接两组成对的气动人工肌肉,气动人工肌肉的内层为弹性橡胶管,在弹性橡胶管的外部套接外层编织网,在气动人工肌肉的上下两端均设有连接件,下端连接件设有进气口,进气口处连接气动软管的一端,气动软管的另一端与一个电气比例阀相连。两组气动人工肌肉下端的连接件活动连接在下连接盘的上部,两组气动人工肌肉上端的连接件活动连接在上连接盘A的下部。在下连接盘的上部通过螺栓活动连接两个相同且对称的L型长骨架,在L型长骨架的上部设有通孔,在该通孔内部设有轴承A。在上连接盘A的下部通过螺栓活动连接两个相同且对称的倒L型短骨架,在倒L型短骨架的下部设有通孔,在该通孔内部设有轴承B。十字虎克铰的两组相互垂直的支撑臂,一组支撑臂穿过L型长骨架通孔内部的轴承A,另一组支撑臂穿过倒L型短骨架通孔内部的轴承B,且两组支撑臂的自由端均延伸到通孔的外部。在一组支撑臂的自由端设有第二旋转角度传感器,在另一组支撑臂的自由端设有第一旋转角度传感器。柔性臂B固定在柔性臂A的上连接盘A的上部,柔性臂C固定在柔性臂B的上连接盘B的上部。在柔性臂C的上连接盘C的上端固定连接夹持型机械手。夹持型机械手主要包括机械手外部支架、薄型气缸、中心架、水平板、支板、连杆、十字推架和手指。夹持型机械手的机械手外部支架置于柔性臂C的上连接盘的上端,机械手外部支架为上开口的锥台形壳体,在机械手外部支架的内部设有薄型气缸,薄型气缸的上部螺栓连接中心架,中心架由四个支架组成,每个支架包括水平板和两个支板,在水平板的两侧面分别设有与其垂直的支板,相邻的支架之间的夹角为90度,相连两支架的相邻支板相连,形成一个十字槽。置于薄型气缸内部的活塞杆上端固定连接十字推架,十字推架呈十字形,置于中心架十字槽的内部。在每个水平推架的自由端通过连杆铰接手指的下端,每个手指的中部与中心架的每组支板铰接。
本发明在使用时,电气比例阀通过气动软管控制的气动人工肌肉做对拉动作,控制左端气动人工肌肉进气膨胀使两端缩短,同时右端气动人工肌肉排气松弛使两端伸长,这样一对气动人工肌肉带动上连接盘向左下方发生偏转。同时,位于胡克铰十字轴两端的两个旋转角度传感器测量出相应的角度,将角度信号反馈给数据采集器,通过控制***处理后将指令信号传送给电气比例阀,实现***的伺服控制。薄型气缸的活塞杆带动十字推架,使十字推架在中心架中能顺畅往复滑动;十字推架的往复滑动带动四根手指的夹紧和放松动作。
本发明与现有技术相比具有如下优点:
1.本发明由于采用气动技术作为驱动,具有清洁度高,结构简单,价格低廉,易维护,适应环境能力强等特点;
2.本发明采用气动人工肌肉作为控制机器臂弯曲的驱动元件,柔性好,安全性高;
3.本发明共有6个自由度,可实现三维空间内任意角度的运动,可完成一系列复杂的动作,可在狭小弯曲的空间内工作;
4.本发明6个自由度可实现独立控制,有效避免了机器臂控制中的耦合问题。
5.本发明的中心支撑骨架可使机器臂承受较大的切向载荷;
6.本发明中介绍的夹持型机械手结构设计较同类产品更加简单,且采用气缸杆伸出时手指做夹紧动作,使得输出力更大。
附图说明
图1是本发明提供的一种万向型气动柔性机器人装置的整体立体视图;
图2是图1所示实例中机器人柔性臂的立体视图;
图3是图1所示实例中机器人柔性臂A和基座内部视图;
图4是本发明机器人装置侧向弯曲动作立体图;
图5是本发明所述中夹持型机械手立体图;
图6是本发明所述中夹持型机械手的俯视图;
图7是本发明所述中夹持型机械手的图6中的剖视图。
图1-7中,1-基座,2-电气比例阀,3-下连接盘,4-柔性臂A,5-柔性臂B,6-柔性臂C,7-上连接盘,8-第一旋转角度传感器,9-第二旋转角度传感器,10-倒L型短骨架,11-L型长骨架,12-气动人工肌肉,13-轴承A,14-轴承B,15-十字胡克铰,16-连接件,17-进气口,18-气动软管,19-上连接盘B,20-上连接盘C,21-夹持型机械手,22-机械手外部支架,23-薄型气缸,24-中心架,25-水平板,26-支板,27-连杆,28-十字推架,29-手指,30-活塞杆。
具体实施方式 在图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示的万向型气动柔性机器人装置示意简图中,基座1内部设有电气比例阀2,在该基座的上部固定连接下连接盘3,在下连接盘上设有柔性臂机构,该柔性臂机构从下至上由三个柔性臂组成,分别为柔性臂A4、柔性臂B5和柔性臂C6,柔性臂A、柔性臂B和柔性臂C的结构相同。每个柔性臂主要由上连接盘7、第一旋转角度传感器8、第二旋转角度传感器9、倒L型短骨架10、L型长骨架11、气动人工肌肉12、轴承A13、轴承B14和十字胡克铰15组成。在下连接盘的上部,通过螺栓活动连接两组成对的气动人工肌肉,气动人工肌肉的内层为弹性橡胶管,在弹性橡胶管的外部套接外层编织网,在气动人工肌肉的上下两端均设有连接件16,上端连接件设有进气口17,进气口处连接气动软管18的一端,气动软管的另一端与一个电气比例阀相连。两组气动人工肌肉下端的连接件活动连接在下连接盘的上部,两组气动人工肌肉上端的连接件活动连接在上连接盘A7的下部。在下连接盘的上部通过螺栓活动连接两个相同且对称的L型长骨架,在L型长骨架的上部设有通孔,在该通孔内部设有轴承A。在上连接盘A的下部通过螺栓活动连接两个相同且对称的倒L型短骨架,在倒L型短骨架的下部设有通孔,在该通孔内部设有轴承B。十字虎克铰的两组相互垂直的支撑臂,一组支撑臂穿过L型长骨架通孔内部的轴承A,另一组支撑臂穿过倒L型短骨架通孔内部的轴承B,且两组支撑臂的自由端均延伸到通孔的外部。在一组支撑臂的自由端设有第二旋转角度传感器,在另一组支撑臂的自由端设有第一旋转角度传感器。柔性臂B固定在柔性臂A的上连接盘A的上部,柔性臂C固定在柔性臂B的上连接盘B19的上部。在柔性臂C的上连接盘C20的上端固定连接夹持型机械手21。夹持型机械手主要包括机械手外部支架22、薄型气缸23、中心架24、水平板25、支板26、连杆27、十字推架28和手指29。夹持型机械手的机械手外部支架置于柔性臂C的上连接盘C的上端,机械手外部支架为上开口的锥台形壳体,在机械手外部支架的内部设有薄型气缸,薄型气缸的上部螺栓连接中心架,中心架由四个支架组成,每个支架包括水平板和两个支板,在水平板的两侧面分别设有与其垂直的支板,相邻的支架之间的夹角为90度,相连两支架的相邻支板相连,形成一个十字槽。置于薄型气缸内部的活塞杆30上端固定连接十字推架,十字推架呈十字形,置于中心架十字槽的内部。在每个水平推架的自由端通过连杆铰接手指的下端,每个手指的中部与中心架的每组支板铰接。
Claims (1)
1.一种万向型气动柔性机器人装置,包括基座、柔性臂机构和夹持型机械手,在该基座的上部固定连接下连接盘,在下连接盘上设有柔性臂机构,在柔性臂C的上连接盘C的上端固定连接夹持型机械手,基座内部设有电气比例阀,其特征在于:该柔性臂机构从下至上由三个柔性臂组成,分别为柔性臂A、柔性臂B和柔性臂C,柔性臂A、柔性臂B和柔性臂C的结构相同,每个柔性臂由上连接盘、第一旋转角度传感器、第二旋转角度传感器、倒L型短骨架、L型长骨架、气动人工肌肉、轴承A、轴承B和十字胡克铰组成,在下连接盘的上部,通过螺栓活动连接两组成对的气动人工肌肉,气动人工肌肉的内层为弹性橡胶管,在弹性橡胶管的外部套接外层编织网,在气动人工肌肉的上下两端均设有连接件,下端连接件设有进气口,进气口处连接气动软管的一端,气动软管的另一端与一个电气比例阀相连,两组气动人工肌肉下端的连接件活动连接在下连接盘的上部,两组气动人工肌肉上端的连接件活动连接在上连接盘A的下部,在下连接盘的上部通过螺栓活动连接两个相同且对称的L型长骨架,在L型长骨架的上部设有通孔,在该通孔内部设有轴承A,在上连接盘A的下部通过螺栓活动连接两个相同且对称的倒L型短骨架,在倒L型短骨架的下部设有通孔,在该通孔内部设有轴承B,十字虎克铰的两组相互垂直的支撑臂,一组支撑臂穿过L型长骨架通孔内部的轴承A,另一组支撑臂穿过倒L型短骨架通孔内部的轴承B,且两组支撑臂的自由端均延伸到通孔的外部,在一组支撑臂的自由端设有第二旋转角度传感器,在另一组支撑臂的自由端设有第一旋转角度传感器,柔性臂B固定在柔性臂A的上连接盘A的上部,柔性臂C固定在柔性臂B的上连接盘B的上部,夹持型机械手包括机械手外部支架、薄型气缸、中心架、水平板、支板、连杆、十字推架和手指,夹持型机械手的机械手外部支架置于柔性臂C的上连接盘的上端,机械手外部支架为上开口的锥台形壳体,在机械手外部支架的内部设有薄型气缸,薄型气缸的上部螺栓连接中心架,中心架由四个支架组成,每个支架包括水平板和两个支板,在水平板的两侧面分别设有与其垂直的支板,相邻的支架之间的夹角为90度,相连两支架的相邻支板相连,形成一个十字槽,置于薄型气缸内部的活塞杆上端固定连接十字推架,十字推架呈十字形,置于中心架十字槽的内部,在每个水平推架的自由端通过连杆铰接手指的下端,每个手指的中部与中心架的每组支板铰接。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510334755.XA CN104875202B (zh) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | 一种万向型气动柔性机器人装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510334755.XA CN104875202B (zh) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | 一种万向型气动柔性机器人装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN104875202A CN104875202A (zh) | 2015-09-02 |
CN104875202B true CN104875202B (zh) | 2016-08-24 |
Family
ID=53943006
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510334755.XA Active CN104875202B (zh) | 2015-06-17 | 2015-06-17 | 一种万向型气动柔性机器人装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104875202B (zh) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105730541B (zh) * | 2016-03-17 | 2018-11-16 | 上海交通大学 | 气动多囊式软体爬壁机器人及其控制方法 |
CN108098788B (zh) * | 2016-05-22 | 2019-11-08 | 浙江亿钛数控机械有限公司 | 一种伸缩式全方位建筑护栏清洗机械手 |
CN106346464B (zh) * | 2016-11-10 | 2018-09-04 | 燕山大学 | 刚柔混联的横向缩放式柔性机械臂 |
CN106313034B (zh) * | 2016-11-10 | 2018-07-13 | 燕山大学 | 刚柔耦合的柔性机械臂 |
CN107598910B (zh) * | 2017-10-17 | 2023-10-13 | 燕山大学 | 肌腱驱动型变尺度连续型机器人 |
CN107696024B (zh) * | 2017-11-17 | 2020-05-12 | 嘉兴学院 | 一种基于气动肌肉的交叉耦合仿生关节 |
CN108082402B (zh) * | 2017-12-11 | 2019-07-19 | 解波 | 一种用于清理复杂水域内水花生的船 |
CN108436952B (zh) * | 2018-02-27 | 2019-07-23 | 江南大学 | 一种电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手 |
CN108297955B (zh) * | 2018-03-29 | 2023-07-04 | 燕山大学 | 一种仿生轮足式蠕动软体机器人 |
CN108326833B (zh) * | 2018-04-13 | 2023-04-18 | 福州大学 | 超冗余柔性机械臂及其使用方法 |
CN110315560B (zh) * | 2019-07-13 | 2020-08-14 | 柳州市上宏智能化科技有限公司 | 一种夹具***及其使用方法 |
CN112276996B (zh) * | 2019-07-25 | 2024-07-12 | 芜湖隆深机器人有限公司 | 一种柔性单元及应用该柔性单元的机械手臂 |
CN110625622A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-12-31 | 武汉理工大学 | 基于蛇形机械臂的地下管廊三维场景采集云台 |
EP3822046B1 (de) * | 2019-11-12 | 2024-05-08 | Festo SE & Co. KG | Roboterstruktur |
CN110861075A (zh) * | 2019-12-02 | 2020-03-06 | 电子科技大学 | 一种小型气动多关节串并联蛇形机械臂 |
CN111703923B (zh) * | 2020-07-07 | 2021-07-27 | 郑州铁路职业技术学院 | 铁路敞车卸车辅助设备 |
CN114227661A (zh) * | 2021-10-30 | 2022-03-25 | 关春东 | 一种基于电力人工肌肉的多用途机械臂 |
CN114603597A (zh) * | 2022-03-04 | 2022-06-10 | 北京软体机器人科技有限公司 | 一种刚软耦合机械臂 |
CN114986534B (zh) * | 2022-06-28 | 2024-06-25 | 北京工业大学 | 一种集成式刚柔耦合机械手 |
CN115464685B (zh) * | 2022-10-18 | 2024-02-06 | 南京航空航天大学 | 一种基于交叉型变刚度气动伸缩/弯曲驱动单元的柔性臂 |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AT503728B1 (de) * | 2006-02-24 | 2008-09-15 | Paolo Dipl Ing Ferrara | Roboterarm |
JP2008121783A (ja) * | 2006-11-13 | 2008-05-29 | Japan Science & Technology Agency | 関節システム |
CN101204815B (zh) * | 2007-04-27 | 2011-08-31 | 北京理工大学 | 气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂 |
CN201493846U (zh) * | 2009-03-24 | 2010-06-02 | 北京理工大学 | 气动混联机构的三自由度运动模拟器 |
CN101564841B (zh) * | 2009-05-25 | 2010-12-08 | 浙江理工大学 | 一种基于气动人工肌肉的柔性机械手 |
CN103895012B (zh) * | 2014-04-25 | 2016-02-24 | 清华大学 | 一种仿象鼻机械臂单元装置 |
-
2015
- 2015-06-17 CN CN201510334755.XA patent/CN104875202B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104875202A (zh) | 2015-09-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104875202B (zh) | 一种万向型气动柔性机器人装置 | |
CN104760054B (zh) | 气动人工肌肉驱动的正交三自由度关节 | |
CN106239497B (zh) | 流体骨骼柔性机械臂装置 | |
CN105034019A (zh) | 一种柔性机械手臂 | |
CN101817181B (zh) | 基于气动肌肉的六自由度柔性机械手臂 | |
CN108453705B (zh) | 一种基于气缸的仿人型机器人*** | |
CN105583821B (zh) | 流体驱动多维自适应机器人手装置 | |
CN102189556B (zh) | 带缓冲弹簧和柔性轴套的气动肌肉柔顺肘关节装置 | |
CN107717961B (zh) | 一种基于气缸的仿人型机器人 | |
CN104015197A (zh) | 波纹型双内腔气驱动柔性微型手指、控制方法及抓取*** | |
CN106313033A (zh) | 桁架式柔性机械臂 | |
CN104149101A (zh) | 多关节仿***琴机器人手臂 | |
CN210650736U (zh) | 机械手臂关节组件和机械手臂 | |
CN108326833B (zh) | 超冗余柔性机械臂及其使用方法 | |
CN107813305B (zh) | 一种基于柔性伸缩关节的蛇形仿生机器人 | |
Qi et al. | Mechanical design and implementation of a soft inflatable robot arm for safe human-robot interaction | |
CN103786164A (zh) | 气动多向弯曲柔性关节 | |
CN202071080U (zh) | 一种带缓冲弹簧和柔性轴套的气动肌肉柔顺肘关节装置 | |
CN205799474U (zh) | 活塞驱动磁流柔性机器人手装置 | |
CN108393872B (zh) | 一种基于3-rrr球面并联机构的人形机器人腰关节 | |
CN206869879U (zh) | 伸缩软管流体欠驱动多关节机器人手指装置 | |
CN106113068A (zh) | 磁流变液杆簇自适应手装置 | |
CN109397278A (zh) | 仿刺猬磁驱杆球自适应机器人手装置 | |
Bao et al. | Flexible pneumatic robotic actuator FPA and its applications | |
CN110039522A (zh) | 一种智能工业机器人 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |