CN109304720A - 一种新型挠电弹簧柔性机械手 - Google Patents

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CN109304720A
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张小旭
孙洋
邹鸿生
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/083—Gripping heads and other end effectors having finger members with means for locking the fingers in an open or closed position
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种新型挠电弹簧柔性机械手，包含基座、两个夹持杆、第一传动杆、第二传动杆、作动弹簧和作动杆；夹持杆的两端分别为铰接端和夹持端，铰接端均和所述基座铰接；第一传动杆的一端、第二传动杆的一端、作动杆的一端铰接；第一传动杆的另一端和一个夹持杆的杆身铰接；第二传动杆的另一端和另一个夹持杆的杆身铰接；作动杆的另一端和作动弹簧的一端固连；作动弹簧的另一端和基座固连，包含弹簧本体和弹簧本体表面上的挠曲电材料层。工作时，作动弹簧根据施加在其上电场的刺激进行伸长或缩短、进而使得两个夹持杆的夹持端进行夹持或松开。本发明简化了握力大小的控制方式，提高装置的实用性。

Description

一种新型挠电弹簧柔性机械手
技术领域
本发明涉及机械手，具体地说是一种新型挠电弹簧柔性机械手。
背景技术
在工业自动化领域,经常使用机械手实现抓取动作,刚性机械手具有较大的抓取力,但是刚性手指难以实现对柔软物品的无损抓取,需要柔性机械手来实现。但是目前的柔性机械手的结构较为复杂,加工生产成本较高,安装和维护的难度较高,可靠性低,而且控制抓取方向的结构较为复杂,安装和拆卸都浪费时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供新型挠电弹簧柔性机械手。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案
一种新型挠电弹簧柔性机械手，包含基座、两个夹持杆、第一传动杆、第二传动杆、作动弹簧和作动杆；
所述夹持杆的两端分别为铰接端和夹持端，两个夹持杆的铰接端均和所述基座铰接，使得两个夹持杆均能够绕所述基座转动、进而使得两个夹持杆的夹持端能够相互靠近以进行夹持或相互远离以松开被夹持物；
所述第一传动杆的一端、第二传动杆的一端、作动杆的一端铰接；所述第一传动杆的另一端和一个夹持杆的杆身铰接；所述第二传动杆的另一端和另一个夹持杆的杆身铰接；所述作动杆的另一端和所述作动弹簧的一端固连；
所述作动弹簧设置在所述两个夹持杆铰接端之间，其另一端和所述基座固连；
所述作动弹簧包含弹簧本体和弹簧本体表面上的挠曲电材料层，用于根据施加在其上电场的刺激进行伸长或缩短、进而使得两个夹持杆的夹持端进行夹持或松开。
作为本发明一种新型挠电弹簧柔性机械手进一步的优化方案，所述夹持杆的夹持端表面设有片状橡胶增阻片，以增大夹持端和被夹持物的之间的摩擦力、便于抓取。
作为本发明一种新型挠电弹簧柔性机械手进一步的优化方案，所述弹簧本体采用聚丙烯材料制成。
作为本发明一种新型挠电弹簧柔性机械手进一步的优化方案，所述弹簧本体的截面为矩形。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
本发明结构简单，抓取灵敏，通过控制外加电场梯度的方式改变挠电弹簧长度，其形变量较小，可用于精密夹持，外部电场及斜杆的位移放大作用相互配合简化了握力大小的控制方式，提高装置的实用性。
附图说明
图1是本申请新型挠电弹簧柔性机械手未工作状态的结构示意图；
图2是本申请新型挠电弹簧柔性机械手夹持杆放开状态的结构示意图；
图3是本申请新型挠电弹簧柔性机械手夹持杆抓握状态的结构示意图。
图中，1-片状橡胶增阻片，2-夹持杆，3-铰链，4-作动弹簧，5-基座，6-作动杆，7-第一传动杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：
本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当认为限于这里所述的实施例。相反，提供这些实施例以便使本公开透彻且完整，并且将向本领域技术人员充分表达本发明的范围。在附图中，为了清楚起见放大了组件。
如图1、图2、图3所示，本发明公开了一种新型挠电弹簧柔性机械手，包含基座、两个夹持杆、第一传动杆、第二传动杆、作动弹簧和作动杆；
所述夹持杆的两端分别为铰接端和夹持端，两个夹持杆的铰接端均和所述基座铰接，使得两个夹持杆均能够绕所述基座转动、进而使得两个夹持杆的夹持端能够相互靠近以进行夹持或相互远离以松开被夹持物；
所述第一传动杆的一端、第二传动杆的一端、作动杆的一端铰接；所述第一传动杆的另一端和一个夹持杆的杆身铰接；所述第二传动杆的另一端和另一个夹持杆的杆身铰接；所述作动杆的另一端和所述作动弹簧的一端固连；
所述作动弹簧设置在所述两个夹持杆铰接端之间，其另一端和所述基座固连；
所述作动弹簧包含弹簧本体和弹簧本体表面上的挠曲电材料层，用于根据施加在其上电场的刺激进行伸长或缩短、进而使得两个夹持杆的夹持端进行夹持或松开。
所述夹持杆的夹持端表面设有片状橡胶增阻片，以增大夹持端和被夹持物的之间的摩擦力、便于抓取。
所述弹簧本体采用聚丙烯材料制成，截面为矩形。
上面所述的铰接均通过铰链来完成。
新型挠电弹簧在外部电场梯度刺激下产生形变，挠曲电片状材料收缩，对弹簧本体的内圈产生离心扭矩，弹簧本体曲率变大，弹簧整体缩短。同理，改变电场梯度方向，弹簧伸长。从而弹簧带动作动杆向下或向上移动，通过斜杆，将竖直方向上的位移变成沿着斜杆方向的位移，同时将位移按比例扩大，通过铰链传递，使得夹持杆绕底部铰链的左右转动，使得各夹持杆的夹持部位相对距离变大或变小，实现机械手的放开或抓握。弹簧伸长，夹持杆相互靠近，机械手抓握，反之，机械手放开。
本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型挠电弹簧柔性机械手，其特征在于，包含基座、两个夹持杆、第一传动杆、第二传动杆、作动弹簧和作动杆；
所述夹持杆的两端分别为铰接端和夹持端，两个夹持杆的铰接端均和所述基座铰接，使得两个夹持杆均能够绕所述基座转动、进而使得两个夹持杆的夹持端能够相互靠近以进行夹持或相互远离以松开被夹持物；
所述第一传动杆的一端、第二传动杆的一端、作动杆的一端铰接；所述第一传动杆的另一端和一个夹持杆的杆身铰接；所述第二传动杆的另一端和另一个夹持杆的杆身铰接；所述作动杆的另一端和所述作动弹簧的一端固连；
所述作动弹簧设置在所述两个夹持杆铰接端之间，其另一端和所述基座固连；
所述作动弹簧包含弹簧本体和弹簧本体表面上的挠曲电材料层，用于根据施加在其上电场的刺激进行伸长或缩短、进而使得两个夹持杆的夹持端进行夹持或松开。
2.根据权利要求1所述的新型挠电弹簧柔性机械手，其特征在于，所述夹持杆的夹持端表面设有片状橡胶增阻片，以增大夹持端和被夹持物的之间的摩擦力、便于抓取。
3.根据权利要求1所述的新型挠电弹簧柔性机械手，其特征在于，所述弹簧本体采用聚丙烯材料制成。
4.根据权利要求1所述的新型挠电弹簧柔性机械手，其特征在于，所述弹簧本体的截面为矩形。
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