水下通用液壓仿生機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種水下通用液壓仿生機(jī)械手，包括固定盤，在其后端面上安有一個吸頭液壓缸和三個均布的手爪液壓缸，吸頭液壓缸上串聯(lián)有一個主液壓缸，主液壓缸的前后腔連通電磁換向閥，電磁換向閥上連有液壓泵、溢流閥；吸頭液壓缸的活塞桿固有吸頭推拉桿，吸頭推拉桿穿過吸管后其前端與軟性橡膠吸頭前端里側(cè)的連接套固定；手爪液壓缸前腔內(nèi)的活塞桿上套有復(fù)位彈簧，并與手爪推拉桿固接，手爪推拉桿的前端鉸接有一滑塊，滑塊與瓣型手爪的后部移動副連接，瓣型手爪鉸接在固定盤上；在吸頭液壓缸前后腔與手爪液壓缸后腔連通的管路上分別設(shè)置有單向閥，吸頭液壓缸后腔設(shè)有出水口。它提高了夾取和移動過程的穩(wěn)定性和可靠性，工作效率高。
【專利說明】
水下通用液壓仿生機(jī)械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的機(jī)械手，具體是一種水下通用液壓仿生機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)階段水下機(jī)械手普遍采用夾取式，且通常有關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的機(jī)械手作業(yè)范圍受到很大的限制，尤其是在深海打撈，海底捕捉等方面問題更為突出，而且工作效率較低。首先，由于水流和海底復(fù)雜的作業(yè)環(huán)境，夾取式機(jī)械手在工作時很難對目標(biāo)物實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的定位，即使成功抓取也容易出現(xiàn)移動過程中夾取物脫落的問題;再者，當(dāng)目標(biāo)物的尺寸，形狀和類型發(fā)生改變時，工作穩(wěn)定性將進(jìn)一步下降；最后，夾取式機(jī)械手夾取力的控制不方便，容易夾傷目標(biāo)物。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種水下通用液壓仿生機(jī)械手，它克服了現(xiàn)有水下機(jī)械手對目標(biāo)物定位精度差、夾取穩(wěn)定性低、受目標(biāo)物體形尺寸限制和夾取力控制不便等缺陷。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案:
[0005]—種水下通用液壓仿生機(jī)械手，包括固定盤，在固定盤的后端面上安裝有一個吸頭液壓缸，吸頭液壓缸的軸心線與固定盤的軸心線重合，吸頭液壓缸的活塞桿穿過固定盤的中心通孔;在固定盤的前端面之前布置有一個瓶狀的軟性橡膠吸頭，軟性橡膠吸頭的前端面上設(shè)置有進(jìn)出水通道，其前端面的里側(cè)中心位置設(shè)置有連接套，軟性橡膠吸頭的吸頭后端緊固在吸管的前端，吸管的后端固定在固定盤上，吸管將軟性橡膠吸頭的內(nèi)腔與吸頭液壓缸的前腔連通，吸頭液壓缸的活塞桿固接有一吸頭推拉桿，吸頭推拉桿穿過吸管后其前端部與軟性橡膠吸頭前端面里側(cè)的連接套固定在一起；
[0006]在吸頭液壓缸上串聯(lián)有一個主液壓缸，主液壓缸的前后腔連通一個電磁換向閥，電磁換向閥上連通有液壓栗、溢流閥；
[0007]在固定盤后端面上以固定盤中心為圓心的同一圓周上均勾安裝有三個手爪液壓缸，手爪液壓缸的軸心線與固定盤的軸心線平行，手爪液壓缸的活塞桿穿過固定盤上的通孔與手爪推拉桿固接，手爪液壓缸前腔內(nèi)的活塞桿上套有復(fù)位彈簧，手爪推拉桿的前端鉸接有一滑塊，滑塊與瓣型手爪的后部移動副連接，瓣型手爪鉸接在固定盤上；
[0008]在吸頭液壓缸的前腔與手爪液壓缸的后腔連通有管路，管路上設(shè)置有單向閥，確保吸頭液壓缸前腔的水能流向手爪液壓缸的后腔;在吸頭液壓缸的后腔與手爪液壓缸的后腔連通有管路，管路上設(shè)置有單向閥，確保手爪液壓缸后腔的水能回流吸頭液壓缸后腔;吸頭液壓缸后腔設(shè)置有出水口。
[0009]軟性橡膠吸頭前端面的進(jìn)出水通道為格柵結(jié)構(gòu)，格柵間的距離(即格槽寬度)為I—8mm ο
[0010]手爪推拉桿前端鉸接的滑塊與瓣型手爪后部的連接為燕尾槽移動副。
[0011]本實(shí)用新型設(shè)計(jì)理念源于蜥蜴捕食，將通常的夾取抓物方式改為類似蜥蜴捕食中的吸取和包裹式，其通過液壓缸和電磁換向閥來控制軟性橡膠吸頭對目標(biāo)物的吸附包裹和瓣型手爪的開合包裹，降低了機(jī)械手對目標(biāo)物定位精度的要求，提高了夾取和移動過程的穩(wěn)定性和可靠性，工作效率顯著提高，同時軟性橡膠吸頭的包裹不會對目標(biāo)物造成損傷，確保了目標(biāo)物的完整性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為本實(shí)用新型中單個瓣型手爪運(yùn)動簡圖。
[0014]圖3為本實(shí)用新型中軟性橡膠吸頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4為本實(shí)用新型的三維結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:I吸頭推拉桿，2軟性橡膠吸頭，3瓣型手爪，4固定盤，5滑塊，6吸管，7手爪推拉桿，8復(fù)位彈簧，9手爪液壓缸，10單向閥，11吸頭液壓缸，12主活塞桿，13主液壓缸，14電磁換向閥，15液壓栗，16溢流閥，17吸頭后端，18連接套，19進(jìn)出水通道，圖中箭頭表示運(yùn)動方向。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型可安裝在各種機(jī)械臂上使用。
[0018]如附圖所示，本實(shí)用新型包括固定盤4，其后端面上安裝有三個成120度角周向分布的手爪液壓缸9，后端面的中心安裝有吸頭液壓缸11;手爪推拉桿7穿過固定盤4上的通孔與手爪液壓缸9上活塞桿連接，前端與燕尾滑塊5鉸接，燕尾滑塊5與鉸接在固定盤4上的瓣型手爪3上的燕尾槽構(gòu)成移動副，同時在手爪液壓缸9前腔的活塞桿上套有復(fù)位彈簧8。
[0019]吸頭推拉桿I后端與吸頭液壓缸11的活塞桿連接，前端與軟性橡膠吸頭2的連接套18連接，軟性橡膠吸頭2的吸頭后端17固定在吸管6前端上;吸頭液壓缸11的后部安裝有主液壓缸13，其主活塞桿12與吸頭液壓缸11后腔的活塞桿連接，主液壓缸13的前后腔的兩液壓管接口分別與電磁換向閥14相連，電磁換向閥14連接有液壓栗、溢流閥。另外，手爪液壓缸9后腔設(shè)有液壓管接口，通過軟膠管分別與吸頭液壓缸11前后腔相連，其上分別接有單向閥10 ο
[0020]本實(shí)例中的軟性橡膠吸頭2前端面(凹陷區(qū)域)為格柵結(jié)構(gòu)，格槽寬度為5mm。
[0021]根據(jù)蜥蜴捕捉獵物時第一步是飛出舌頭吸住獵物，第二部將食物拉向長舌深處同時應(yīng)用舌頭周圍的軟肉進(jìn)行包裹，一方面使捕獲的獵物窒息，另外一方面獵物掙扎時不易逃脫。因此本實(shí)用新型工作過程可分為三個階段:第一階段是吸拉，由于采用的是水下吸取式作業(yè)，對目標(biāo)的定位精度要求大大減低;第二階段為包裹，在目標(biāo)物體不斷被吸緊拉向吸管6的過程中，軟性橡膠吸頭2對其進(jìn)行一層包裹，外圍的瓣型手爪3形成二次包裹，一方面可以防止抓取和搬運(yùn)過程中的由于水流作用目標(biāo)物的脫落，另一方面防止抓取過程中產(chǎn)生機(jī)械損傷;第三階段為釋放目標(biāo)物。
[0022]第一階段為吸拉:初始狀態(tài)時，電磁換向閥14處于中位，主液壓缸13前后腔壓強(qiáng)相等，活塞不移動。當(dāng)機(jī)械手接近目標(biāo)物時，控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令，電磁換向閥14改變連接方式。高壓水通過電磁換向閥14流入主液壓缸13后腔，前腔中的水通過電磁換向閥14流回水箱，在高壓水作用下主液壓缸13的活塞帶動吸頭液壓缸11的活塞向前運(yùn)動，通過活塞桿推動吸頭推拉桿I前端的軟性橡膠吸頭2向前拉伸。當(dāng)軟性橡膠吸頭2與目標(biāo)物充分接觸時，控制系統(tǒng)發(fā)出指令，電磁換向閥14改變連接方式。高壓水通過電磁換向閥14流入主液壓缸13前腔，后腔中的水通過電磁換向閥14流回水箱，在高壓水作用下主液壓缸13的活塞帶動吸頭液壓缸11的活塞向后運(yùn)動，該過程中目標(biāo)物周圍水被快速吸入軟性橡膠吸頭2腔體內(nèi)，在目標(biāo)物周圍形成負(fù)壓區(qū)，在水壓作用下目標(biāo)物緊貼軟性橡膠吸頭2，并隨吸頭液壓缸11活塞的向后運(yùn)動而后移，形成橡膠包裹。當(dāng)吸頭液壓缸11活塞還沒有運(yùn)動到完全封閉后腔上進(jìn)水口前，水從軟性橡膠吸頭2吸入后，通過吸管6進(jìn)入吸頭液壓缸11前腔，再通過吸頭液壓缸11前腔出水口上的單向閥10、后腔進(jìn)水口上的單向閥10進(jìn)入吸頭液壓缸11后腔，最后通過吸頭液壓缸11后腔的出水口流出，水沒有進(jìn)入手爪液壓缸9后腔推動手爪液壓缸9的活塞前移，因?yàn)槭肿σ簤焊?前腔中的復(fù)位彈簧8壓縮阻力大于單向閥10的開啟阻力，此時瓣型手爪3不動作。
[0023]第二階段為包裹:當(dāng)吸頭液壓缸11的活塞運(yùn)動到完全封閉后腔上進(jìn)水口后，水從軟性橡膠吸頭2吸入，通過吸管6進(jìn)入吸頭液壓缸11前腔，再通過吸頭液壓缸11前腔出水口上的單向閥10進(jìn)入手爪液壓缸9后腔，推動手爪液壓缸9的活塞壓縮復(fù)位彈簧8向前運(yùn)動，此時瓣型手爪3開始動作，同時，軟性橡膠吸頭2繼續(xù)吸引目標(biāo)物隨吸頭推拉桿I向后運(yùn)動，直至瓣型手爪3運(yùn)動到完全封閉。
[0024]第三階段為釋放目標(biāo)物:當(dāng)目標(biāo)物移動到指定位置以后，控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令，電磁換向閥14改變連接方式，高壓水通過電磁換向閥14流入主液壓缸13后腔，前腔中的水通過電磁換向閥14流回水箱，在高壓水作用下主液壓缸13的活塞帶動吸頭液壓缸11的活塞向前運(yùn)動。吸頭液壓缸11的活塞逐漸前進(jìn)時，吸頭推拉桿I推動軟性橡膠吸頭2也前移，從而逐漸解除軟性橡膠吸頭2對目標(biāo)物的包裹。同時壓縮吸頭液壓缸11前腔內(nèi)的水從軟性橡膠吸頭2前端噴出，消除對目標(biāo)物的吸附作用。當(dāng)吸頭液壓缸11的活塞運(yùn)動到打開后腔上進(jìn)水口位置后，手爪液壓缸9后腔的高壓水通過吸頭液壓缸11后腔進(jìn)水口上的單向閥10進(jìn)入吸頭液壓缸11后腔，最后通過吸頭液壓缸11后腔的出水口流回水箱，同時復(fù)位彈簧8推動手爪液壓缸9的活塞向后移動，帶動手爪推拉桿7后移，打開瓣型手爪3，最終三個瓣型手爪3釋放目標(biāo)物。釋放完成后，電磁換向閥14回歸中位。
[0025]本說明書中未作詳細(xì)描述之內(nèi)容為本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下通用液壓仿生機(jī)械手，其特征是:包括固定盤，在固定盤的后端面上安裝有一個吸頭液壓缸，吸頭液壓缸的軸心線與固定盤的軸心線重合，吸頭液壓缸的活塞桿穿過固定盤的中心通孔;在固定盤的前端面之前布置有一個瓶狀的軟性橡膠吸頭，軟性橡膠吸頭的前端面上設(shè)置有進(jìn)出水通道，其前端面的里側(cè)中心位置設(shè)置有連接套，軟性橡膠吸頭的吸頭后端緊固在吸管的前端，吸管的后端固定在固定盤上，吸管將軟性橡膠吸頭的內(nèi)腔與吸頭液壓缸的前腔連通，吸頭液壓缸的活塞桿固接有一吸頭推拉桿，吸頭推拉桿穿過吸管后其前端部與軟性橡膠吸頭前端面里側(cè)的連接套固定在一起； 在吸頭液壓缸上串聯(lián)有一個主液壓缸，主液壓缸的前后腔連通一個電磁換向閥，電磁換向閥上連通有液壓栗、溢流閥； 在固定盤后端面上以固定盤中心為圓心的同一圓周上均勻安裝有三個手爪液壓缸，手爪液壓缸的軸心線與固定盤的軸心線平行，手爪液壓缸的活塞桿穿過固定盤上的通孔與手爪推拉桿固接，手爪液壓缸前腔內(nèi)的活塞桿上套有復(fù)位彈簧，手爪推拉桿的前端鉸接有一滑塊，滑塊與瓣型手爪的后部移動副連接，瓣型手爪鉸接在固定盤上； 在吸頭液壓缸的前腔與手爪液壓缸的后腔連通有管路，管路上設(shè)置有單向閥，確保吸頭液壓缸前腔的水能流向手爪液壓缸的后腔;在吸頭液壓缸的后腔與手爪液壓缸的后腔連通有管路，管路上設(shè)置有單向閥，確保手爪液壓缸后腔的水能回流吸頭液壓缸后腔;吸頭液壓缸后腔設(shè)置有出水口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下通用液壓仿生機(jī)械手，其特征是:軟性橡膠吸頭前端面的進(jìn)出水通道為格柵結(jié)構(gòu)，格柵間的距離為I 一 8_。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水下通用液壓仿生機(jī)械手，其特征是:手爪推拉桿前端鉸接的滑塊與瓣型手爪后部的連接為燕尾槽移動副。
【文檔編號】B25J15/10GK205572462SQ201620365591
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】周杰, 趙志強(qiáng)
【申請人】周杰