本發(fā)明涉及工件加工領(lǐng)域，具體涉及一種模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具。

背景技術(shù)：

專用夾具具有成本高可重復(fù)利用性差的特點(diǎn)。組合夾具雖然具有可重構(gòu)性，與專用夾具相比成本較低。但組合夾具模塊庫的構(gòu)建需要較大的經(jīng)濟(jì)投入，而且經(jīng)常由于任務(wù)的單一性，使得很多單元模塊長期處于閑置狀態(tài)。另外，與傳統(tǒng)專用夾具相比，組合夾具體積大，夾具各單元模塊用鍵、銷、螺栓等零件連接，連接環(huán)節(jié)多，設(shè)計(jì)復(fù)雜?？烧{(diào)夾具雖具有一定的靈活性，可以通過簡單的更換零部件實(shí)現(xiàn)不同物體的夾取。但同時(shí)對(duì)所夾取物體類型要求比較高。通用性不高。

力傳感器雖然能夠解決對(duì)易碎、易變形物體的無損壞夾取，但其價(jià)格較高。力傳感器的加裝會(huì)極大地提高所設(shè)計(jì)夾具的成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，為了克服現(xiàn)有技術(shù)上的問題，本發(fā)明提供了一種模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具，由具有差異性彈性材料制成，具有高柔性特性和模塊化特性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸范圍內(nèi)任何形狀的物體的無損壞夾取。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具，包括：模塊化固定裝置和手指模塊，所述模塊化固定裝置包括基模塊和基座擴(kuò)展模塊，所述基模塊與基座擴(kuò)展模塊和手指模塊連接；所述基座擴(kuò)展模塊用于擴(kuò)展基模塊，適應(yīng)大尺寸物體的夾取，所述手指模塊用于對(duì)目標(biāo)物體的夾取。

進(jìn)一步地，所述手指模塊包括手指和乳膠密封氣囊，所述乳膠密封氣囊安裝在手指上；所述乳膠密封氣囊在膨脹狀態(tài)下使手指彎曲，夾取物體，在放氣狀態(tài)下使手指恢復(fù)直立，釋放物體。

進(jìn)一步地，所述基座擴(kuò)展模塊是由柔性材料制成的模塊。

進(jìn)一步地，所述手指和氣囊是分別由具有不同彈性系數(shù)的乳膠和塑料制成的手指和氣囊。

進(jìn)一步地，所述手指包括多個(gè)出氣孔，每個(gè)出氣孔均安裝乳膠密封氣囊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具的夾持范圍，手指的個(gè)數(shù)、長短均為可調(diào)，可適應(yīng)不同尺寸物體的夾??；本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)單元非常簡單，為具有正負(fù)壓調(diào)節(jié)的氣動(dòng)裝置，易于應(yīng)用于工廠等作業(yè)環(huán)境；本發(fā)明可以解決易碎物品的無損夾持，由于所選材料具有高柔性特性，在夾取物體時(shí)可以保證不損壞物體的形狀，不破壞物體表面。

附圖說明

圖1為本發(fā)明模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明基模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明基座擴(kuò)展模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明手指模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明乳膠密封氣囊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具充氣時(shí)的夾取狀態(tài)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明所述的一種模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具作進(jìn)一步說明。

圖1展示了一種模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具，采用仿生生物手的指形結(jié)構(gòu)，因此也可以稱為夾爪，本夾爪一般具有四個(gè)手指，每個(gè)手指分為兩部分：支撐部分和驅(qū)動(dòng)部分。兩部分中空連通，兩部分由具有不同彈性特性的材料制成，驅(qū)動(dòng)源為氣動(dòng)，氣動(dòng)源通過向中空手指內(nèi)部加壓實(shí)現(xiàn)手指動(dòng)作，每個(gè)手指在內(nèi)外氣壓平衡狀態(tài)下保持平直狀態(tài)。

其抓取原理為：不同彈性材料制成的手指由于內(nèi)壓大于外壓時(shí)所產(chǎn)生的彈性變形差異使手指產(chǎn)生彎曲動(dòng)作實(shí)現(xiàn)夾?。黄浞胖迷頌椋簝?nèi)壓減弱直至與外壓相等時(shí)恢復(fù)平直狀態(tài)實(shí)現(xiàn)放置動(dòng)作。

模塊化固定裝置及模塊化手指。本發(fā)明為了提高夾具的通用性，即實(shí)現(xiàn)對(duì)不同尺寸物體的夾取。提出了模塊化固定裝置及模塊化手指。模塊化固定裝置分為基模塊和基座擴(kuò)展模塊兩部分?；K是連接模塊化手指和擴(kuò)展模塊的公共單元，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。其作用相當(dāng)于人的手掌?；鶖U(kuò)展模塊是擴(kuò)展基模塊尺寸的模塊，此設(shè)計(jì)是為適應(yīng)更大尺寸物體的夾取。其結(jié)構(gòu)圖如下圖3所示。圖中所示的擴(kuò)展模塊是由柔性材料制成，在需要時(shí)，可以套裝在圖2所示的基模塊上，實(shí)現(xiàn)基模塊尺寸的擴(kuò)展。

圖4手指模塊為安裝在基模塊或基座擴(kuò)展模塊的出氣口上的部分，用于對(duì)目標(biāo)物的夾取。手指模塊采用柔性材料制成，可以自由彎曲。當(dāng)夾取物體時(shí)，手指模塊彎曲，實(shí)現(xiàn)仿生抓取。

乳膠密封氣囊是具有高彈性的薄壁氣體儲(chǔ)存或釋放單元，其示意圖如圖5所示。乳膠密封氣囊固定在手指模塊的每個(gè)出氣口處。如果基模塊處于加壓充氣狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部氣壓逐漸增大，當(dāng)內(nèi)部壓強(qiáng)大于外部大氣壓時(shí)，乳膠密封氣囊會(huì)脹大；如果基模塊處于減壓放氣狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部氣壓逐漸減小，當(dāng)內(nèi)部壓強(qiáng)接近于外部大氣壓時(shí)，乳膠密封氣囊會(huì)縮小。

工作時(shí)，當(dāng)基模塊被充氣時(shí)，密封氣囊逐漸脹大。當(dāng)內(nèi)部氣壓足夠大時(shí)，相鄰密封氣囊將會(huì)相互擠壓形成壓力，迫使手指彎曲，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體的夾取，如圖6所示；當(dāng)內(nèi)部氣壓逐漸減小，密封氣囊逐漸放氣，相鄰密封氣囊擠壓力變小，則手指模塊在本身的彈性作用下恢復(fù)直立形狀，從而釋放所夾取物體。

綜上所述，本發(fā)明的模塊化異質(zhì)差動(dòng)高柔性氣動(dòng)夾具的夾持范圍，手指的個(gè)數(shù)、長短均為可調(diào)，可適應(yīng)不同尺寸物體的夾取；驅(qū)動(dòng)單元非常簡單，為具有正負(fù)壓調(diào)節(jié)的氣動(dòng)裝置，易于應(yīng)用于工廠等作業(yè)環(huán)境；可以解決易碎物品的無損夾持，由于所選材料具有高柔性特性，在夾取物體時(shí)可以保證不損壞物體的形狀，不破壞物體表面。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。