本發(fā)明屬于機器人領域，具體涉及一種帶力反饋及行程的柔性氣動夾持器。

背景技術：

隨著科技的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的手工工作模式逐漸被自動化設備所替代。如今，各式各樣不同功能的工業(yè)機器人在各行各業(yè)中越發(fā)常見。常見的工廠作業(yè)如噴涂，裝配，焊接，搬運，上下料等基本上已經(jīng)能夠被工業(yè)機器人所勝任。機器人的普及極大的提高了工廠的生產(chǎn)效率同時節(jié)省了人工成本。

工業(yè)機器人通常包括機械臂和夾持器組成。工業(yè)機械臂以串聯(lián)，scara最為常見，其中，4軸，6軸居多。夾持器又稱為末端執(zhí)行器，是工業(yè)機器人對物料操作必備的執(zhí)行部件之一。其通過法蘭盤安裝于機械臂末端，主要實現(xiàn)抓住工件，握持工件和釋放工件等任務。

機器人夾持器驅動方式主要分為氣動和電動：其中，氣動執(zhí)行器采用氣壓驅動的方式，結構又分活塞式，拔叉式，薄膜式等。電動執(zhí)行器一般采用直流電機，步進電機，力矩電機等驅動元件，傳動方式又包括齒輪，傳送帶，及蝸輪蝸桿等。氣動執(zhí)行器結構簡單，響應速度快，價格低廉但精度較低。電動執(zhí)行器精度較高，相對穩(wěn)定但成本較高。根據(jù)材料，夾持器又分為剛性和柔性。剛性夾持器以其精度高，載重大，穩(wěn)定性強，控制相對容易控制等特性在工業(yè)界中應用廣泛，技術相對成熟。相較于剛性夾持器，柔性夾持器擁有自適應物體形狀，不易對物體造成損傷(易碎品)，可夾持物體類別廣泛等優(yōu)勢。

目前，相對與成熟的剛性夾持器，柔性夾持器目前大多都還處于研發(fā)階段，市場上現(xiàn)有的產(chǎn)品在安全性，穩(wěn)定性，可控性等方面也都需要完善和加強。經(jīng)文獻檢索，公開日為2016年10月26日，公開號為cn104959992b的一種氣動的軟體抓持裝置，它提出通過氣動方式來改變手抓行抓進而對物體進行抓取，其結構簡單成本低廉，但其抓手不具有自鎖性，即當氣源突然中斷時，夾持器會即刻喪失其形變狀態(tài)進而使物體脫落，造成安全隱患。

其次，此裝置中的夾持器本身不帶有行程功能即手指本身無法移動，軟體夾持器自適應物體的特性無法最大程度的發(fā)揮。另外，此裝置中缺乏反饋機制(手指夾緊力，手指形變，物體負載等)，控制難度較大。

有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新型結構的帶力反饋及行程的柔性氣動夾持器，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。

技術實現(xiàn)要素：

為提高上述氣動夾持器的可靠性、安全性，增加控制維度，以及增強其適應度，從而讓氣動夾持器能夠更好地適應現(xiàn)代化工廠使用，本發(fā)明提供一種帶力反饋及行程的柔性氣動夾持器。

本發(fā)明的一種帶力反饋及行程的柔性氣動夾持器，包括頂殼、滑塊、同步帶單元、中間氣腔、拉力傳感器、手指以及輸氣管；

所述頂殼上開設有與氣源連通的接口，頂殼內(nèi)設有一滑槽；所述滑塊內(nèi)部為空心結構，且滑塊的一面上開設有一槽口，所述滑塊滑動設置在所述滑槽上；所述拉力傳感器一端固定在頂殼上，另一端固定在中間氣腔的頂部；所述手指的氣端與所述滑塊的槽口連接；所述輸氣管中設有單向氣體閥門，所述輸氣管的一端連接所述中間氣腔，另一端分成兩路氣管，第一路氣管通入滑塊內(nèi)部與所述手指的氣端連通，第二路氣管安置在所述滑塊內(nèi)部的空心結構中與滑塊的空心結構連通。

進一步的，所述手指上設有彎曲傳感器和壓力傳感器，所述壓力傳感器和彎曲傳感器設在手指的外層板殼上。

進一步的，所述壓力傳感器采用柔性壓力傳感器。

進一步的，所述壓力傳感器和彎曲傳感器均可通過i/o通道與機械臂進行通信。

進一步的，所述滑塊中開設有過線孔，用于穿設手指中彎曲傳感器和壓力傳感器的導線。

進一步的，還包括同步帶單元，所述同步帶單元與頂殼連接，且同步帶單元包括同步帶輪、同步帶、張緊輪以及同步帶夾板，所述同步帶輪和張緊輪均固定在所述頂殼上，所述同步帶夾板上部夾緊同步帶，下部固定在滑塊上。

進一步的，所述滑塊設為三個，該三個滑塊沿中間氣腔周向均勻分布形成一等邊三角形。

借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：第一，本發(fā)明采用單向氣體閥門，使夾持器具有自鎖功能以防安全隱患，第二，利用氣源推動滑塊進而帶動手指移動，使夾持器具有行程功能，自適應性大大增強；第三，滑塊上方采用同步帶裝置，可保證手指移動的同步性；第四，同一氣源既可以對手指充氣，又可以推動(拉動)滑塊，可實現(xiàn)一氣兩用，使結構更加簡單提高工作效率降低成本；第五，手指外層中配有壓力傳感器和彎曲傳感器，能夠時時反饋手指彎曲及夾持力大小，增加了控制的維度；第六，頂殼和氣腔之間的拉力傳感器可以提供被夾持物體的負載，進一步增加了控制的維度。

上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的整體結構爆炸示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的整體外觀示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的頂殼示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的同步帶單元示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例的滑塊剖視圖；

圖6為本發(fā)明實施例的滑塊與輸氣管示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例的同步帶夾板示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例的手指外層板爆炸圖；

圖9為本發(fā)明實施例的柔性夾持器與多自由度機械臂的安裝示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

參見圖1-圖9，本發(fā)明一較佳實施例，所述的一種帶力反饋及行程的柔性氣動夾持器，包括頂殼1、同步帶單元2、中間氣腔3、三個滑塊4、拉力傳感器5以及手指6。其中頂殼1上開設有兩個與氣源連通的接口1-1，此處充氣與抽氣分開是為了通過使用單向閥來實現(xiàn)自鎖功能，該三個滑塊4沿中間氣腔3周向均勻分布形成一等邊三角形，每個滑塊4上均設有滑槽1-2，滑塊4可在此滑槽1-2中滑向或滑離中心，手指6上設有彎曲傳感器6-4和壓力傳感器6-3，所述壓力傳感器6-3和彎曲傳感器6-4設在手指的外層板殼6-2上。

如圖4所示，同步帶單元包括同步帶輪2-1、同步帶2-2、張緊輪2-3、同步帶夾板2-4。其中同步帶輪和張緊輪都通過螺釘固定在頂殼1上，同步帶夾板2-4上部夾緊同步帶2-2，下部固定在滑塊4上，此處通過同步帶單元來實現(xiàn)手指6之間的同步性。拉力傳感器5一端固定在頂殼1上，一端固定在中間氣腔3的頂部，以此來測量負載。

結合圖5，圖6，本實施例中，滑塊4設為三個，每個滑塊4的內(nèi)部為空心結構，滑塊4上面開設有槽口4-2，槽口4-2與手指6相連，輸氣管3-1，3-2一端連接中間氣腔3，另一端深入到滑塊4內(nèi)部，其中輸氣管內(nèi)部又分成兩路氣管3-3，3-4，其中，第一路氣管3-4與手指端相連，第二路氣管3-3放置在滑塊4內(nèi)部中，以此來實現(xiàn)形變手指5和移動滑塊4的雙重功能，滑塊4上開設過線孔4-3，該過線孔4-3為手指中傳感器的過線孔。

如圖8所示，手指外層板殼6-2包含著壓力傳感器6-3和彎曲傳感器6-4來檢測手指夾持物體的夾緊力和手指本身的形變程度。

由于本夾持器的特性，在手指外層板殼6-2內(nèi)的傳感器必需具備可彎折的特點。其中，壓力傳感器6-3采用interlinkelectronics公司fsr系列的柔性壓力傳感器，fsr具有超薄(0.3mm)，測量范圍廣(0.2-20n)，壽命長(1000萬次)，長度可調(diào)等特點，可以很好的適應本發(fā)明的手指。彎曲傳感器6-4采用spectrasymbol的flexsensors系列的彎曲傳感器，擁有體積小，可彎折角度大等特點。上述傳感器均可通過i/o通道與機械臂7進行通信。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。