新颖柔性关节及其抓持机械手的结构.pdf

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1、新颖柔性关节及其抓持机械手的结构章军9须文波设计探讨*新颖柔性关节及其抓持机械手的结构章军!"!须文波!l.江南大学机械工程学院2.江南大学信息工程学院江苏无锡2l4036"摘要"本文提出两类基于弹性波壳伸缩驱动的柔性关节1介绍了以螺旋弹簧板弹簧为骨架1以波壳弹性体受气压后轴向膨胀作为肌肉动力的关节结构和工作原理1并简要说明了由这类柔性关节构成的机器人抓持器0关节的弯曲角度抓持器的抓持力与弹性体内腔的流体压力有关1此原创性关节和抓持器具有缓冲性好抓持力大的特点0关键词"柔性关节9驱动器9机械手9弹性波壳中图

2、分类号"TP24l文献标识码"A文章编号"1005-1295(2005)06-0017-03OriginalStructureofFlexibleJointandGrabbingManipulatorl2ZHANGJun9XUWen!bo(l.SchooiofMechanicaiEngineering9SouthernYangtzeUniversity9Wuxi2l40362.SchooiofinformationEngineering9SouthernYangtzeUniversity9Wuxi2l40369C

3、hina)Abstractinthispaperthepneumaticsfiexibiejointisintroduced,inwhichtheeiastomericbeiiowsisdrivenbypneumaticorhydrauiicpressure.Thepiate-springorheiix-springareusedasafiexibieframework.Theprincipieandstructureofthejointaredescribed,soasthemamipuiatorstructu

4、remadeofthejoint.Theconnectionsaredemonstratedbetweenangiedispiacementofthejointandpressureineiastomericbeiiows,orbetweengrabbingforceandairpressureinit.Theactuatorofmanipuiatorcanbebefittingiymadeofthisoriginaijointforitsbettercushionandmorepowerfuiforce.!!K

5、eywordsfiexibiejointgactuatorgmanipuiatorgeiastomericbeiiowsl简述机器人的一个很关键的部分是机械手9工业机械手相对来说夹持机构控制器较多9对位置的要求比较容易实现0而一只真正的操作机械手9要有较好的柔性处理技术9因此这只机械手的手指灵活性要求越来越高9且有更多的适应性和更多的灵巧性0如图l所示9对机械手灵巧性而言9人手是一个极好的原型0其关节的灵活性及控制9是设计和制造机械人所要研究的关键问题0人图l人工手模型类在劳动过程中9不断地改造自己9促进了四肢手

6、与足的机能分化9并取得了技术与文化;都是代替人类的手作业0虽然人手的各关节在不论我们所研究机器人的手的用途为何9目的尺寸和形状上存在不同9但其运动可简单地划*收稿日期"2005-09-12作者简介"章军l965~1男1江苏溧水人1博士研究生1主要研究方向为包装机械1柔性关节驱动器机械手机器人的研究1已发表论文20多篇1正在申请发明专利6项1获授权实用新型专利6项0l7包装与食品机械2005年第23卷第6期分为弯曲伸展和扭转0当代电动机械手或液气压驱动的机械手都是作往复运动或旋转运动9而用来构造机械手的关节

7、时9要把往复或旋转运动转换成所要求的其他运动方式9通常必需有一套机械装置0以这种方式设计的机器人关节可能具有高精确度和大输出功率0采用这些机械组合机构设计的机械手9以各种电机或以液气压缸和马达为动力源的驱动方式是刚性结构9冲击大9定位精度低时9刚性结构会损坏被接触物体0而且9它们体积大结构复杂以及价格昂贵9而且灵活性也远远落后于人体的关节0所以灵巧的机械手驱动部件的发展成为机器人研究和制造者图3机械手指的工作图1-关节尾座2-软管3-直角接头4-小密封垫5-夹紧环的共同兴趣0为克服上述不足9人们研究和设6-铰链

8、支座7-铰链8-导向板9-圆筒弹簧10-压紧片计一系列的柔性关节9多柔性关节可组成机械11-关节头座12-大密封垫13-指尖节14-圆筒弹性体手0如图2所示的美国IOWA手9类似于中国15-捆绑丝16-张紧螺钉17-导丝架18-紧定螺钉19-指节20-弹性皮肤21-圆锥弹性体22-圆锥弹簧23-底座夹紧环24-底座定在夹紧环5上9另一侧被捆绑丝15交叉捆绑成弹簧自由状态9