一種基于磁流變液的半主動控制機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種基于磁流變液的半主動控制機械手。該裝置是由腳踏板、活塞傳動裝置、磁流變液流變傳動裝置、機械臂、機械爪組成，其中磁流變液流變傳動裝置是由外殼、線圈、端蓋、活塞桿、磁流變液、活塞、隔腔塊、彈性片、密封圈、復位彈簧、時間繼電器組成。隔腔塊將外殼和端蓋組成的密封腔體隔成左、中、右三個腔室，當腳踏板受壓時，經過活塞傳動裝置在中間腔室形成氣壓分別推動兩活塞向左右移動，經過多桿機構的傳動，將動作傳遞給機械手，實現機械手的“抓”動作；同時左邊活塞觸發時間繼電器，線圈通電，從而實現機械手的“搬運”動作；時間繼電器斷電后，由于復位彈簧的作用，左右兩活塞相互靠攏，實現機械手的“放”動作。
【專利說明】一種基于磁流變液的半主動控制機械手

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機械手，尤其是涉及一種基于磁流變液的半主動控制機械手。

【背景技術】
[0002]隨著現代化生產的大力發展，目前，機械手已經廣泛地應用于電子產品中，如汽車工業、塑料工業、藥品工業以及食品工業等領域，用于完成搬運、裝配、噴涂、焊接等操作，代替人工的操作，以提高生產效率、生產自動化、以及降低勞動強度。正因為如此，現今市面上充斥著各種各樣的、原理及功能不同的機械手。最普遍的就是實現搬運功能的機械手，而實現搬運功能的機械手通常采用氣動的方式進行夾持、放置工作，由于這種方式受到本身傳動裝置的限制，只能在預定的角度范圍內進行夾持和放置物體，更為突出的缺點是這種機械手不能很方便的調節自身的參數從而適應不同的作業環境下的夾持力度的要求。事實上，如中國專利N0.102528800A說明書公開了一種新型機械手，該機械手的花鍵軸末端設置有用于吸取零件的吸盤裝置，并且通過設置步進電動機帶動同步帶輪轉動，同步帶輪帶動與其連接的旋轉軸旋轉，完成旋轉動作，該旋轉機械手的結構復雜，不能對部件進行抓取，而且該旋轉機械手對于異形結構等部件不能正常吸取。


【發明內容】

[0003]本實用新型要解決的技術問題是提供一臺結構簡單、成本低，并且能通過改變自身的參數，從而能適應不同作業環境下的夾持力度要求的半主動控制機械手。
[0004]為了有效的解決健身器的如上所述的不足，本實用新型是按如下方式來實現的:一種基于磁流變液的半主動控制機械手是由腳踏板，活塞傳動裝置，磁流變液流變傳動裝置，機械臂，機械爪組成；其中活塞傳動裝置與磁流變液流變傳動裝置是由外殼，線圈，端蓋，活塞桿a，活塞桿b，活塞桿C，磁流變液，活塞a，活塞b，活塞C，活塞d，活塞e，隔塊，彈性片，密封圈，復位彈簧，時間繼電器組成。該裝置是通過產生在腳踏板上的力，經過活塞傳動裝置分別實現中間腔室中的活塞b和活塞c向左右兩邊運動，再經過機械臂傳動將動作傳遞給機械爪，實現機械手的“抓”動作。所述的腳踏板與地面、兩移動副與地面的連接采用轉動副連接，腳踏板與活塞桿a、機械臂與活塞桿b、機械臂與活塞桿c的連接采用轉動副連接。所述的活塞桿a和活塞a安裝在活塞傳動裝置中，活塞a通過密封圈與活塞傳動裝置的內壁緊密連接。所述的磁流變液流變傳動裝置的腔體是由外殼和兩端蓋配合而成，并且由兩個隔腔塊將其分為左、中、右三個腔室，中間腔室的左端安裝有斷電延時的時間繼電器，當活塞c觸動時間繼電器時，開關閉合，線圈通電，磁流變液發生流變效應，從而實現機械手的“搬運”動作；所述的磁流變液分別密封在左右腔室，每個腔室所分配的磁流變液體積為10mL。所述的活塞b、活塞c安裝在中間腔室內，通過密封圈與外殼內壁緊密連接，并且它們之間用復位彈簧連接，當時間繼電器延時斷電后，磁流變液的作用消失，由于復位彈簧的作用，左右兩活塞相互靠攏，通過多桿機構的傳遞實現機械手的“放”動作。所述的活塞d、活塞e分別安裝在左右兩個腔室，材質都為純鐵，與外殼、磁流變液形成封閉的磁場。活塞a與活塞桿a固鏈，活塞b、活塞d與活塞桿b固鏈，活塞C、活塞e與活塞桿c固鏈。所述的磁流變液采用重慶儀表材料研究所研制的MRF-J型號磁流變液。所述的外殼、活塞d以及活塞e的材質為純鐵，隔腔塊、活塞桿b以及活塞桿c的材質為鋁；活塞d以及活塞e靠近中間腔體的一端設有彈性片。
[0005]本實用新型所述的一種基于磁流變液的半主動控制機械手的積極效果在于:在原來夾持力不可調或者調節非常困難的機械手的基礎上，利用磁流變液的流變效應產生夾持力，并且可以非常方便地調節流過電磁線圈電流的大小，從而改變磁流變液周圍的磁場強度來改變磁流變液的黏度來達到機械手夾持力的無極變化。由于磁流變液的響應速度非常快(毫秒量級)，而且可逆的特殊性質，這意味著可以以一種簡單的調節電流的方式來調節機械手的夾持力度，從而能適應不同作業環境下夾持力度的要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型外觀圖。
[0007]圖2為本實用新型活塞傳動裝置以及磁流變液流變傳動裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0008]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步詳細說明。
[0009]在圖1中，本實用新型一種基于磁流變液的半主動控制機械手裝置是由腳踏板1，活塞傳動裝置2，磁流變液流變傳動裝置3，機械臂5，機械爪6組成。
[0010]在圖2中，本實用新型一種基于磁流變液的半主動控制機械手裝置，其中活塞傳動裝置2與磁流變液流變傳動裝置3是由活塞桿a8，活塞a9，外殼10，線圈11，端蓋12，活塞桿bl3，磁流變液14，活塞dl5，隔腔塊16，活塞bl7，復位彈簧18，活塞el9，活塞桿c20，密封圈21，彈性片22，時間繼電器23，活塞c24組成。活塞傳動裝置2為一個長度為10cm，直徑為4cm的圓柱；磁流變液流變傳動裝置3為一個長度為20cm，直徑為5cm的圓柱。
[0011]該裝置是通過產生在腳踏板上I的力，經過活塞傳動裝置2分別實現中間腔室中的活塞bl7和活塞c24向左右兩邊運動，再經過機械臂5傳動將動作傳遞給機械爪6，實現機械手的“抓”動作。腳踏板I與地面、兩移動副4與地面的連接采用轉動副7連接，腳踏板I與活塞桿a8、機械臂5與活塞桿bl3、機械臂5與活塞桿c20的連接采用轉動副7連接。活塞桿a8和活塞a9安裝在活塞傳動裝置2中，活塞a9通過密封圈21與活塞傳動裝置2的內壁緊密連接。磁流變液流變傳動裝置3的腔體是由外殼10和兩端蓋12配合而成，并且由兩個隔腔塊16將其分為左、中、右三個腔室，中間腔室的左端安裝有斷電延時的時間繼電器23，當活塞c24觸動時間繼電器23時，開關閉合，線圈11通電，從而實現機械手的“搬運”動作，磁流變液14分別密封在左右腔室，每個腔室所分配的磁流變液體積為10mL。活塞b 17、活塞c24安裝在中間腔室內，通過密封圈21與外殼10內壁緊密連接，并且它們之間用復位彈簧18連接，當時間繼電器23延時斷電后，磁流變液14的作用消失，由于復位彈簧18的作用，活塞bl7、活塞c24相互靠攏，通過多桿機構的傳遞實現機械手的“放”動作。活塞dl5、活塞el9分別安裝在左右兩個腔室，材質都為純鐵，與外殼10、磁流變液14形成封閉的磁場。
[0012]首先通過施加在腳踏板I上的力，推動活塞桿a8和活塞a9的運動，從而將氣體壓到磁流變液流變傳動裝置3的中間腔室，然后推動活塞bl7和活塞c24分別向兩端運動，帶動活塞桿bl3和活塞桿c20向兩端移動，從而帶動兩個機械臂5分別繞著活塞桿bl3和活塞桿c20轉動以及隨著移動副4移動，形成機械臂5的平面運動，最終表現在兩個機械爪6相互靠近，從而夾持零部件。與此同時，活塞c24運動到足以觸發時間繼電器23，開關閉合，線圈11通電，磁流變液14從高流動性、低黏度的牛頓流變瞬間(毫秒量級)變為低流動性、高黏度的賓漢流體。對外表現為機械爪6在所設定的延時斷電的時間內保持夾持狀態，在這段時間內機械手可以實施對夾持的零部件進行搬運動作，當搬運到規定的位置時，時間繼電器23延時斷電，磁流變液14瞬間變為原來的高流動性、低黏度的牛頓流體，此時，磁流變液14的作用消失，由于復位彈簧18的作用，將活塞bl7和活塞c24拉攏，從而分別帶動活塞桿bl3和活塞桿c20向里靠攏，經過多桿機構的連續的傳動，最終機械爪6松開所夾持的零部件，恢復到原來的狀態，等待夾持下一個零部件。還可以根據所夾持的零部件的重量來調整通過線圈11電流的大小，從而改變磁流變液14周圍的磁場強度來改變磁流變液的黏度來達到機械手夾持力的無極變化，以實現機械手的半主動控制。
【權利要求】
1.一種基于磁流變液的半主動控制機械手，該裝置是由腳踏板、活塞傳動裝置、磁流變液流變傳動裝置、機械臂、機械爪組成，其中活塞傳動裝置與磁流變液流變傳動裝置是由外殼、線圈、端蓋、活塞桿、磁流變液、活塞、隔腔塊、彈性片、密封圈、復位彈簧、時間繼電器組成；其特征在于:該裝置是通過產生在腳踏板(I)上的力，經過活塞傳動裝置(2)分別實現中間腔室中的活塞b (17)和活塞c (24)向左右兩邊運動，再經過機械臂(5)傳動將動作傳遞給機械爪(6);磁流變液流變傳動裝置(3)的腔體是由外殼(10)和兩端蓋(12)配合而成，并且由兩個隔腔塊(16)將其分為左、中、右三個腔室，中間腔室的左端安裝有斷電延時的時間繼電器(23);磁流變液(14)分別密封在左右腔室，每個腔室所分配的磁流變液體積為1mL ;腳踏板(I)與地面、兩移動副(4)與地面的連接采用轉動副(7)連接；腳踏板(I)與活塞桿a (8)、機械臂(5)與活塞桿b (13)、機械臂(5)與活塞桿c (20)的連接采用轉動畐Ij (7)連接；活塞b (17)和活塞c (24)之間設有復位彈簧(18)。
2.如權利要求1所述一種基于磁流變液的半主動控制機械手，其特征在于:磁流變液(14)采用重慶儀表材料研究所研制的MRF-J型號磁流變液。
3.如權利要求1所述一種基于磁流變液的半主動控制機械手，其特征在于:外殼(10)、活塞d (15)以及活塞e (19)的材質為純鐵，隔腔塊(16)、活塞桿b (13)以及活塞桿c (20)的材質為鋁；活塞d (15)以及活塞e (19)靠近中間腔體的一端設有彈性片(22)。
【文檔編號】B25J9/20GK204054061SQ201420498794
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月1日 優先權日:2014年9月1日
【發明者】徐東, 陳麗萍, 朱茶香 申請人:衢州啟程機械設備有限公司