CN111734730A - 一种仿生吸盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了吸盘抓取技术领域的一种仿生吸盘，旨在解决现有技术中传统结构的真空吸盘在吸附抓取表面质量过差的目标物时，容易出现泄漏现象，导致吸附性能降低，往往无法满足工作需求的技术问题。所述吸盘包括吸盘主体，所述吸盘主体的侧壁自其顶部至底部逐渐变薄，吸盘主体的顶部设有第一通孔，吸盘主体的底部外缘设有凸起，吸盘主体的内表面设有硬质齿。
Description
技术领域
本发明涉及一种仿生吸盘，属于吸盘抓取技术领域。
背景技术
真空吸盘由于具有响应速度快、吸附平稳以及不损伤物体表面等优良特性，近年来在日常生活以及工业生产中的应用愈加广泛，尤其是在易碎品、平板件等不适合传统机械手抓取的应用场景中，更是发挥着不可替代的作用。然而，在实际工作场景中，被抓取件表面往往存在一定粗糙或起伏，诸如纸板、木板等被抓取件表面还可能存在气孔、沟槽等起伏结构，进而破坏吸盘边缘与被抓取件表面所形成的密封结构。传统结构的真空吸盘在吸附抓取表面质量过差的目标物时会出现泄漏现象，导致吸附性能降低，如果目标物质量过重，往往无法实现既定的工作需求。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种仿生吸盘，以解决现有技术中传统结构的真空吸盘在吸附抓取表面质量过差的目标物时，容易出现泄漏现象，导致吸附性能降低，往往无法满足工作需求的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种仿生吸盘，包括吸盘主体，所述吸盘主体的侧壁自其顶部至底部逐渐变薄，吸盘主体的顶部设有第一通孔，吸盘主体的底部外缘设有凸起，吸盘主体的内表面设有硬质齿。
进一步地，所述凸起的形状包括四棱锥状，所述硬质齿的形状包括圆锥状。
进一步地，所述吸盘主体包括自其顶部至底部顺序连接的吸盘上层和吸盘下层，所述第一通孔设于吸盘上层的顶部中央，吸盘上层大于吸盘下层的硬度。
进一步地，吸盘上层的制备材料包括Ecoflex-30，吸盘下层的制备材料包括Ecoflex-50。
进一步地，所述硬质齿包括设于吸盘上层内表面的第二硬质齿和设于吸盘下层内表面的第一硬质齿，第二硬质齿大于第一硬质齿的轴向或／和径向尺寸，第二硬质齿小于第一硬质齿的数量；第二硬质齿或／和第一硬质齿在吸盘主体内表面呈圆周阵列均匀分布。
进一步地，还包括紧固组件、转换接头，所述转换接头通过紧固组件连接于吸盘主体的顶部外表面，转换接头用于连接真空发生器，所述吸盘主体通过第一通孔与真空发生器连通。
进一步地，所述紧固组件包括密封圈、拉铆螺母，所述转换接头底部外侧设有外螺纹，转换接头沿其轴向设有第二通孔；
转换接头自吸盘主体顶部外表面穿入第一通孔，通过其外螺纹与吸盘主体顶部内表面的拉铆螺母螺纹连接，所述密封圈压合于吸盘主体顶部内表面与拉铆螺母之间。
进一步地，所述紧固组件还包括压合于转换接头与吸盘主体之间的连接器，所述连接器包括顺序连接于转换接头与吸盘主体之间的连接器上台和连接器下台，所述连接器上台大于连接器下台的径向尺寸且彼此同圆心，所述连接器上台的边缘沿其轴向设有不少于两个连接器通孔。
进一步地，所述连接器下台朝向吸盘主体一侧向内凹陷形成有凹台，所述凹台与吸盘主体顶部外表面的形状相适配。
进一步地，吸盘上层与吸盘下层之间、转换接头与连接器上台之间、连接器下台的凹台与吸盘主体之间、吸盘主体与密封圈之间、密封圈与拉铆螺母之间、拉铆螺母与转换接头之间、转换接头与吸盘主体之间中的至少任一项胶封有密封材料，所述密封材料包括硅酮密封胶。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：质地较硬的吸盘上层有利于本发明吸盘在吸附抓取过程中维持抓取形状，不因发生变形而脱落；质地较软的吸盘下层的底部外缘均匀分布有四棱锥形状的凸起，接触目标物体时产生变形从而与其表面形状相吻合，以利于更紧密地吸附于目标物体表面，形成密封层；吸盘主体内表面分布有两层圆锥状的硬质齿，可增大径向摩擦力，提高横向的抗干扰能力，且抑制了本发明吸盘在即将脱落时吸盘外壁向中心不断压缩变形的过程，有利于在抓取较重物体时仍能维持有效的吸附面积，提高抓取性能。转换接头通过其底部外侧的外螺纹与吸盘主体内的拉铆螺母螺纹连接，依靠两者间的紧锁力，实现吸盘主体、紧固组件、转换接头三部分的密封和装配连接，结构简单，可靠性高；紧固组件压合于吸盘主体与转换接头之间，其连接器上台边缘开设有四个用于固定不同操作终端的连接器通孔，以实现特定的工业需求，从而增强了本发明吸盘的适用性；连接器下台向内凹陷形成有凹台，可紧密贴合吸盘主体顶部外表面，在本发明吸盘下压变形、覆盖物体的过程中起到支撑作用，有利于保证本发明吸盘变形过程的整体性和均匀性。密封圈以及各组件上所涂的密封材料使得吸盘主体内部密封性优越，吸附抓取性能优越。本发明吸盘具有简单小巧、定位精度高、抓取性能优越的优点。
附图说明
图1是本发明吸盘实施例的正视图；
图2是本发明吸盘实施例的剖视图；
图3是本发明吸盘实施例的俯视图；
图4是本发明吸盘实施例底部外缘凸起结构的局部放大图；
图5是本发明吸盘实施例中所述连接器的结构示意图。
图中：1、吸盘主体；11、吸盘下层；111、凸起；112、第一硬质齿；12、吸盘上层；121、第二硬质齿；2、紧固组件；21、连接器；211、凹台；212、连接器上台；213、连接器通孔；22、密封圈；23、拉铆螺母；3、转换接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
自然界中的七鳃鳗运用其口部吸盘吸附在宿主身上，从而实现进食以及迁徙的目的。观察其口部吸盘发现：其漏斗状的口部吸盘内部具有许多圆锥形的齿状凸起，吸盘边缘分布有不规则纹理，这些特殊结构使得其吸附性能展现出独特的优越性。
受七鳃鳗口部吸盘的特殊结构启发，本发明具体实施方式提供了一种仿生吸盘，如图1所示，是本发明吸盘实施例的正视图，本发明吸盘包括吸盘主体1、紧固组件2、转换接头3，所述吸盘主体1为扁平的漏斗形状结构，具有较高的定位精度以及良好的抗干扰稳定性，其顶部设有第一通孔，吸盘主体1顶部通过紧固组件2与转换接头3连接，所述转换接头3用于连接真空发生器，所述吸盘主体1可经第一通孔与真空发生器连通。
更具体地，如图2所示，是本发明吸盘实施例的剖视图，吸盘主体1的侧壁自其顶部至底部逐渐变薄，吸盘主体1包括自其顶部至底部顺序连接的吸盘上层12和吸盘下层11，所述第一通孔设于吸盘上层12的顶部中央，用于气流输出以形成负压；吸盘上层12大于吸盘下层11的硬度，本实施例中，吸盘上层12采用Ecoflex-30材料制备，吸盘下层11采用Ecoflex-50材料制备。由于吸盘上层12质地较硬，因而利于在吸附抓取过程中保持吸盘主体1的主体形状，提高了抓取稳定性；由于吸盘下层11质地柔软，利于吸盘弯曲变形，完整覆盖被抓物体，且吸盘下层11的底部外缘设有凸起111，用于配合吸盘下层11变形从而更好地贴合抓取物体表面，形成密封效果。本实施例中，所述凸起111的形状为四棱锥状，具体如图4所示，是本发明吸盘实施例底部外缘凸起结构的局部放大图。
所述吸盘主体1内表面圆周阵列有两层硬质齿，其中吸盘上层12内表面均匀分布有6个尺寸较大的第二硬质齿121，吸盘下层11内表面均匀分布有12个尺寸较小的第一硬质齿112，具体如图3所示，是本发明吸盘实施例的俯视图。本实施例中，第二硬质齿121和第一硬质齿112的形状为圆锥状。在吸盘主体1内表面设立第二硬质齿121和第一硬质齿112，利于增大径向的摩擦力，提高了横向抗干扰能力，且可抑制吸盘主体1在即将脱落时，吸盘外壁向中心不断压缩变形的过程，有利于在抓取较重物体时，吸盘仍能维持有效的吸附面积，提高抓取性能。
所述紧固组件2包括连接器21、密封圈22、拉铆螺母23，密封圈22呈圆台状，中部开有圆形通孔，用以穿过拉铆螺母23，拉铆螺母23的顶部由下向上穿过密封圈22的圆形通孔，进入到吸盘主体1的第一通孔内；所述转换接头3底部外侧设有外螺纹，转换接头3沿其轴向设有第二通孔，转换接头3底部由上向下穿过连接器21中央的安装孔，进入到吸盘主体1的第一通孔内，通过其外螺纹与拉铆螺母23螺纹连接，从而将转换接头3固定连接于吸盘主体1的顶部，吸盘主体1可通过转换接头3的第二通孔与真空发生器连通。密封圈22压合于吸盘主体1顶部内表面与拉铆螺母23之间，起到增强密封的作用。
更具体地，如图5所示，是本发明吸盘实施例中所述连接器的结构示意图，所述连接器21包括顺序连接于转换接头3与吸盘主体1之间的连接器上台212和连接器下台，其截面均为圆形，连接器上台212大于连接器下台的半径且彼此同圆心，所述连接器上台212的边缘沿其轴向设有四个连接器通孔213，可用于将本发明吸盘固定于不同的操作终端，以实现特定的工业需求。连接器下台朝向吸盘主体1一侧向内凹陷形成有凹台211，所述凹台211与吸盘主体1顶部外表面的形状相适配，可紧密贴合吸盘主体1顶部外表面，在本发明吸盘下压变形、覆盖物体的过程中起到支撑作用，有利于保证本发明吸盘变形过程的整体性和均匀性。
本发明实施例中，前述吸盘下层11、吸盘上层12、连接器21、密封圈22、拉铆螺母23、转换接头3等各零件中，相邻零件之间的连接面均胶封有密封材料，所述密封材料包括但不限于硅酮密封胶，以利于增强密封的作用，提高本发明吸盘的吸附性能。
综上所述，本发明吸盘实施例包括吸盘主体1、紧固组件2、转换接头3三部分，其中吸盘主体1由吸盘下层11和吸盘上层12组成，质地较硬的吸盘上层12有利于本发明吸盘在吸附抓取过程中维持抓取形状，不因发生变形而脱落；质地较软的吸盘下层11的底部外缘均匀分布有四棱锥形状的凸起111，接触目标物体时产生变形从而与其表面形状相吻合，以利于更紧密地吸附于目标物体表面，形成密封层；吸盘主体1内表面分布有两层圆锥状的硬质齿，可增大径向摩擦力，提高横向的抗干扰能力，且抑制了本发明吸盘在即将脱落时吸盘外壁向中心不断压缩变形的过程，有利于在抓取较重物体时仍能维持有效的吸附面积，提高抓取性能。转换接头3用于连接真空发生器，吸盘主体1通过转换接头3与真空发生器连通。转换接头3通过其底部外侧的外螺纹与吸盘主体1内的拉铆螺母23螺纹连接，依靠两者间的紧锁力，实现吸盘主体1、紧固组件2、转换接头3三部分的密封和装配连接，结构简单，可靠性高；紧固组件2压合于吸盘主体1与转换接头3之间，其连接器上台212边缘开设有四个用于固定不同操作终端的连接器通孔213，以实现特定的工业需求，从而增强了本发明吸盘的适用性；连接器下台向内凹陷形成有凹台211，可紧密贴合吸盘主体1顶部外表面，在本发明吸盘下压变形、覆盖物体的过程中起到支撑作用，有利于保证本发明吸盘变形过程的整体性和均匀性。密封圈22以及各组件上所涂的密封材料使得吸盘主体1内部密封性优越，吸附抓取性能优越。由此可见，本发明吸盘具有简单小巧、定位精度高、抓取性能优越的优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种仿生吸盘，其特征是，包括吸盘主体（1），所述吸盘主体（1）的侧壁自其顶部至底部逐渐变薄，吸盘主体（1）的顶部设有第一通孔，吸盘主体（1）的底部外缘设有凸起（111），吸盘主体（1）的内表面设有硬质齿。
2.根据权利要求1所述的仿生吸盘，其特征是，所述凸起（111）的形状包括四棱锥状，所述硬质齿的形状包括圆锥状。
3.根据权利要求1所述的仿生吸盘，其特征是，所述吸盘主体（1）包括自其顶部至底部顺序连接的吸盘上层（12）和吸盘下层（11），所述第一通孔设于吸盘上层（12）的顶部中央，吸盘上层（12）大于吸盘下层（11）的硬度。
4.根据权利要求3所述的仿生吸盘，其特征是，吸盘上层（12）的制备材料包括Ecoflex-30，吸盘下层（11）的制备材料包括Ecoflex-50。
5.根据权利要求3所述的仿生吸盘，其特征是，所述硬质齿包括设于吸盘上层（12）内表面的第二硬质齿（121）和设于吸盘下层（11）内表面的第一硬质齿（112），第二硬质齿（121）大于第一硬质齿（112）的轴向或／和径向尺寸，第二硬质齿（121）小于第一硬质齿（112）的数量；第二硬质齿（121）或／和第一硬质齿（112）在吸盘主体（1）内表面呈圆周阵列均匀分布。
6.根据权利要求3所述的仿生吸盘，其特征是，还包括紧固组件（2）、转换接头（3），所述转换接头（3）通过紧固组件（2）连接于吸盘主体（1）的顶部外表面，转换接头（3）用于连接真空发生器，所述吸盘主体（1）通过第一通孔与真空发生器连通。
7.根据权利要求6所述的仿生吸盘，其特征是，所述紧固组件（2）包括密封圈（22）、拉铆螺母（23），所述转换接头（3）底部外侧设有外螺纹，转换接头（3）沿其轴向设有第二通孔；
转换接头（3）自吸盘主体（1）顶部外表面穿入第一通孔，通过其外螺纹与吸盘主体（1）顶部内表面的拉铆螺母（23）螺纹连接，所述密封圈（22）压合于吸盘主体（1）顶部内表面与拉铆螺母（23）之间。
8.根据权利要求7所述的仿生吸盘，其特征是，所述紧固组件（2）还包括压合于转换接头（3）与吸盘主体（1）之间的连接器（21），所述连接器（21）包括顺序连接于转换接头（3）与吸盘主体（1）之间的连接器上台（212）和连接器下台，所述连接器上台（212）大于连接器下台的径向尺寸且彼此同圆心，所述连接器上台（212）的边缘沿其轴向设有不少于两个连接器通孔（213）。
9.根据权利要求8所述的仿生吸盘，其特征是，所述连接器下台朝向吸盘主体（1）一侧向内凹陷形成有凹台（211），所述凹台（211）与吸盘主体（1）顶部外表面的形状相适配。
10.根据权利要求9所述的仿生吸盘，其特征是，吸盘上层（12）与吸盘下层（11）之间、转换接头（3）与连接器上台（212）之间、连接器下台的凹台（211）与吸盘主体（1）之间、吸盘主体（1）与密封圈（22）之间、密封圈（22）与拉铆螺母（23）之间、拉铆螺母（23）与转换接头（3）之间、转换接头（3）与吸盘主体（1）之间中的至少任一项胶封有密封材料，所述密封材料包括硅酮密封胶。
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