一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置。直流电机的机身安装在主体机架顶面，多根机械手的根端沿周向均匀间隔安装在主体机架底面，线圈转轮安装在主体机架上；直流电机与线圈转轮连接，线圈转轮缠绕有多根细线，每根细线朝下穿过主体机架的底部并连接至各自的一根机械手；每根机械手包括多个复合材料板和多个SMP板，复合材料板和SMP板沿机械手指长方向交替排列布置；每个SMP板上均安装有加热板。本发明专利技术将形状记忆聚合物SMP材料与细线驱动形状记忆聚合物结合起来，实现了可变形机械手灵活可控形变的效果，有效提高了可变形机械手的抓取效率，实现目标物体准确无损的抓取，同时提高了机械抓手本身的承载能力。同时提高了机械抓手本身的承载能力。同时提高了机械抓手本身的承载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置


[0001]本专利技术涉及了一种机械手装置，具体涉及一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置。

技术介绍

[0002]软体机械手拥有很强的交互性和适应性，较传统工业机械手而言拥有更强操作细小以及易碎物品的能力，在医疗卫生、智能制造等领域中皆有不错的应用。目前多个科研单位对软体机械手的结构、原理等方面有着众多的研究。软体机械手虽然在众多领域中取得了不错的研究成果,但是其仍然存在可承受载荷能力不强，变形形状单一等问题，难以根据物体不同，调整自身对物体夹持形状。这些问题很大程度上限制了软体机械手的通用性以及对不同物体的适应性。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置，装置具备空间内形状变化灵活可控的特点，自动实现物体抓取以及拥有很强的可承受负载的能力。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]机械手装置包括主体机架、直流电机、线圈转轮、细线、机械手、和SMP板，直流电机的机身安装在主体机架顶面，多根机械手的根端沿周向均匀间隔安装在主体机架底面，线圈转轮安装在主体机架上；直流电机的旋转轴和线圈转轮的中心轴同步连接，线圈转轮缠绕有多根细线，每根细线朝下穿过主体机架的底部并连接至各自的一根机械手；
[0006]每根机械手包括多个复合材料板和多个SMP板，复合材料板和SMP板沿机械手指长方向交替排列布置，每个复合材料板上和机械手根端均设有细线导块，机械手上的细线穿过多个细线导块后固定在位于机械手末端的一个复合材料板的细线导块上，使得细线在线圈转轮旋转收紧的情况下拉动变形机械手，对变形机械手均匀施力；
[0007]每个SMP板上均安装有加热板。
[0008]所述的SMP板采用加热时软化的形状记忆聚合物SMP材料。
[0009]所述的每根机械手的其中一个SMP板安装在机械手的根端。
[0010]所述的加热板包括两个铜片和一个电阻片，两个铜片固定在电阻片的两侧，铜片通过导线连接外部独立电路，机械手装置在抓取目标物体时，外部独立电路通过铜片向电阻片供电进行制热工作。
[0011]所述的复合材料板在机械手指腹面一侧覆盖有砂纸，砂纸增大了抓取目标物体时的摩擦力。
[0012]所述的主体机架上开设有多个通孔，每个通孔靠近各自的一个机械手，每根细线朝下穿过对应的通孔并连接至通孔靠近的一个机械手；
[0013]每个加热板的铜片的导线朝上穿过靠近自身所在机械手的一个通孔，并连接至外
部独立电路。
[0014]所述的机械手装置在抓取目标物体时，使用加热板加热指定的未变形SMP板，使得被加热的未变形SMP板软化，未变形机械手软化；启动直流电机驱动线圈转轮旋转，收紧细线，进而拉动软化的未变形SMP板弯曲为变形SMP板，拉动软化的未变形机械手弯曲为变形机械手，变形机械手在弯曲的过程中向内收紧进而抓取到目标物体。
[0015]当机械手装置抓取任务完成后，停止加热，启动直流电机驱动线圈转轮反向旋转，松弛细线，变形SMP板在经过一段时间的冷却后逐渐恢复刚性恢复为未变形SMP板，变形机械手逐渐伸直恢复为未变形机械手；
[0016]在抓取工作中，加热板可以加热不同位置的未变形SMP板，线圈转轮可以控制转数，进而控制变形机械手的弯曲情况，使其可以到达范围空间内任意一点，在空间内形状变化灵活可控，以实现对不同目标物体的准确无损抓取，并且拥有很强的可承受负载。
[0017]本专利技术的有益效果是：
[0018]1、本专利技术将SMP材料与细线驱动结合起来实现了可变形机械手灵活可控形变的效果，有效提高了可变形机械手的抓取效率。
[0019]2、本专利技术设计使用细线装置配合可变形机械手的形变，当可变形机械手发生形变时细线装置可配合细线导块起到引导可变形机械手向内拉的效果，辅助可变形机械手实现目标物体准确无损的抓取。
[0020]3、本专利技术设计使用直流电机的正反转实现细线的收放动作，不仅有助于实现可变形机械抓手的准确无损抓取，而且有助于实现可变形机械抓手的复位动作，为可变形机械抓手的下一次形变做准备。
[0021]总之本专利技术巧妙的将形状记忆聚合物SMP材料与细线驱动装置结合起来，能够实现可变形机械抓手在时间范围内发生灵活可控的形状变化，实现目标物体抓取的同时提高了机械抓手本身的承载能力，有效提高了物体抓取效率。
附图说明
[0022]图1是本专利技术机械手结构总装图；
[0023]图2是本专利技术机械手总装俯视图；
[0024]图3是本专利技术单根未变形机械手结构图；
[0025]图4是本专利技术电热板结构图；
[0026]图5是本专利技术机械手变形情况示例一；
[0027]图6是本专利技术机械手变形情况示例二；
[0028]图7是本专利技术机械手变形情况示例三；
[0029]图中：1、主体机架，2、直流电机，3、线圈转轮，4、细线，5、未变形机械手，6、未变形SMP板，7、复合材料板，8、细线导块，9、砂纸，10、加热板，11、铜片，12、电阻片，13、变形SMP板，14、变形机械手Ⅰ，15、变形机械手Ⅱ，16、变形机械手Ⅲ，17、变形机械手Ⅳ。
具体实施方式
[0030]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0031]如图1、图2和图3所示，机械手装置包括主体机架1、直流电机2、线圈转轮3、细线4、
机械手5、14、15、16、17和SMP板6、13，直流电机2的机身安装在主体机架1顶面，多根机械手5、14、15、16、17的根端沿周向均匀间隔安装在主体机架1底面，线圈转轮3安装在主体机架1上；直流电机2的旋转轴和线圈转轮3的中心轴同步连接，线圈转轮3缠绕有多根细线4，每根细线4朝下穿过主体机架1的底部并连接至各自的一根机械手5、14、15、16、17，主体机架1上开设有多个通孔，每个通孔靠近各自的一个机械手5，每根细线4朝下穿过对应的通孔并连接至通孔靠近的一个机械手5、14、15、16、17；
[0032]每根机械手5、14、15、16、17包括多个复合材料板7和多个SMP板6、13，SMP板6、13采用加热时软化的形状记忆聚合物SMP材料；复合材料板7和SMP板6、13沿机械手5、14、15、16、17指长方向交替排列布置，每根机械手5、14、15、16、17的其中一个SMP板6、13安装在机械手5、14、15、16、17的根端；每个复合材料板7上和机械手5、14、15、16、17根端均设有细线导块8，机械手5上的细线4穿过多个细线导块8后固定在位于机械手5、14、15、16、17末端的一个复合材料板7的细线导块8上，使得细线4在线圈转轮3旋转收紧的情况下拉动变形机械手14、15、16、17，对变形机械手14、15、16、17均匀施力；复合材料板7在机械手5、14、15、16、17指腹面一侧覆盖有砂纸9，砂纸9增大了抓取目标物体时的摩擦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置，其特征在于：包括主体机架(1)、直流电机(2)、线圈转轮(3)、细线(4)、机械手(5、14、15、16、17)和SMP板(6、13)，直流电机(2)的机身安装在主体机架(1)顶面，多根机械手(5、14、15、16、17)的根端沿周向均匀间隔安装在主体机架(1)底面，线圈转轮(3)安装在主体机架(1)上；直流电机(2)的旋转轴和线圈转轮(3)的中心轴同步连接，线圈转轮(3)缠绕有多根细线(4)，每根细线(4)朝下穿过主体机架(1)的底部并连接至各自的一根机械手(5、14、15、16、17)；每根机械手(5、14、15、16、17)包括多个复合材料板(7)和多个SMP板(6、13)，复合材料板(7)和SMP板(6、13)沿机械手(5、14、15、16、17)指长方向交替排列布置，每个复合材料板(7)上和机械手(5、14、15、16、17)根端均设有细线导块(8)，机械手(5)上的细线(4)穿过多个细线导块(8)后固定在位于机械手(5、14、15、16、17)末端的一个复合材料板(7)的细线导块(8)上；每个SMP板(6、13)上均安装有加热板(10)。2.根据权利要求1所述的一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置，其特征在于：所述的SMP板(6、13)采用加热时软化的形状记忆聚合物SMP材料。3.根据权利要求1所述的一种空间内灵活运动可控3D打印机械手装置，其特征在于：所述的每根机械手(5、14、15、16、17)的其中一个SMP板(6、13)安装在机械手(5、14、15、16、17)的根端...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翔，王南航，蔡伟飞，吴化平，王铮铮，王俊，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：