[发明专利]一种扇贝柔顺机械手末端执行装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种末端执行装置，尤其是涉及一种扇贝柔顺机械手末端执行装置。

背景技术

目前扇贝开壳、取肉的加工过程多以人工为主，不但耗费人力，生产效率低，而且卫生条件极其恶劣。但随着经济的发展和生活水平的提高，扇贝的需求量不断上升，因此采用机械化自动化完成对扇贝开壳、取肉是非常有必要的。在自动化加工过程中扇贝在经过预处理后扇贝上侧的贝壳与脏器、贝柱等已分离，扇贝闭壳肌失效，但韧带处仍处于连接状态，为了与后续取肉等工序衔接，需要机械手将上侧的贝壳快速去除，即在短时间内完成对上侧贝壳的抓持-摘除-释放三个动作过程。如果采用一般关节型机械手完成上述动作，其结构和控制复杂、机构惯量大，其灵敏性欠佳，动作复杂，并且一般关节型机械手装置成本和维护费用较高，所以难以应用到实际生产中，因此设计柔顺机械手末端执行装置以快速准确的完成对扇贝贝壳的三个动作过程。

发明内容

为了实现机械摘除的自动化，本发明的目的在于提供一种结构简单，方便控制，反应灵敏的末端执行装置，来实现对扇贝贝壳在短时间内的抓持-摘除-释放三个动作过程。

本发明所采用的技术方案是：一种扇贝柔顺机械手末端执行装置，包括由柔性材料组成的柔顺构件、固定装置、气动肌腱三个部分。所述的柔顺构件由两个形状曲线类似于阿拉伯数字“3”的等截面机械手末端执行分支1、2组成，两个分支顶端固定，各分段相互平行并且处于同一平面内，气动肌腱在分支2的连接点的法向方向上进行驱动，当气动肌腱内通入由小到大的压缩空气后，执行分支2在气动肌腱的驱动力作用下，首先在垂直方向上的收缩变形，执行分支1和执行分支2相互接触闭合，但由于执行分支2的变形导致驱动力相对于执行分支2的方向发生改变，驱动力在沿执行分支2连接点的切向方向上有了分力，执行分支2在水平方向上产生变形，执行分支1、2分离，实现柔顺构件在同一个驱动力作用下的两种变形。所述的固定装置包括为防止执行分支1、2发生其他方向的变形而加的固定构件和机架。所述的气动肌腱通过细绳与执行分支2的末端相连，气动肌腱的伸缩使执行分支2产生垂直方向和水平方向的两种变形，实现了对扇贝贝壳的抓持-剥离-释放的三个动作过程。气动肌腱与柔顺机械手配合，使机械手末端执行装置结构简单紧凑，便于驱动和连接，可以精确控制机械手末端执行分支的变形。

本发明的有益效果：本发明采用柔顺构件制成的两个形状曲线类似于阿拉伯数字 “3”的等截面机械手末端执行分支1、2，在驱动力不变的情况下实现两个方向上的变形：第一步的变形为垂直方向上的收缩，实现对扇贝贝壳的抓持和摘除；第二步变形是由于执行分支2的运动使驱动力相对于执行分支2的方向发生改变，使得驱动力在执行分支2的连接点处的切向方向上有了分力，执行分支2产生水平方向上的变形，扇贝贝壳被释放。由于变形量的不同实现了两个分支的快速闭合和分离，从而完成了对扇贝贝壳的三个动作过程。采用气动肌腱进行驱动，使机械手末端执行装置结构简单紧凑，动作灵敏。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的内部结构图。

图3是本发明的工作状态一的结构图。

图4是本发明的工作状态二的结构图。

图中：1.机架；2.气动肌腱；3.细绳；4.固定构件；5.执行分支1；6.执行分支2；7.虚设关节I；8.虚设关节II；9.虚设关节III。

具体实施方法：

如图1所示，本发明所述的柔顺机械手末端执行装置，包括机架（1）、固定构件（4），气动肌腱（2）及由柔性材料组成的机械手末端执行分支1（5）、执行分支2（6）。

图2是执行分支1和执行分支2在无外部作用力时的姿态，本装置中驱动装置气动肌腱（2）通过细绳（3）与执行分支2（6）的末端相连进行运动和力的传递，在执行分支2（6）连接点处的法向方向上进行驱动，方向保持不变，当气动肌腱（2）通入压缩空气时，气动肌腱收缩，通过细绳（3）带动执行分支2（6）向执行分支1（5）的方向运动，对扇贝贝壳进行抓持，图3是抓持状态时柔顺构件的虚设关节I（7）、虚设关节II（8）、虚设关节III（9）的变形图，其中这三个关节是均匀变形，变形方向与气动肌腱（2）的收缩方向相同，气动肌腱（2）继续收缩，但由于执行分支2（6）的运动导致驱动力相对于执行分支2（6）的方向有所变化，在沿执行分支2（6）的连接点的切向方向上有了分力，此时执行分支1（5）和执行分支2（6）继续在气动肌腱（2）的驱动力作用下变形，完成扇贝贝壳的摘除，气动肌腱（2）的驱动力沿执行分支2（6）末端切向方向上的分力逐渐增大，此时执行分支2（6）发生水平方向上的变形，如图4中执行分支2（6）在驱动力分力作用下变形与执行分支1（5）快速分离，虚设关节III（9）、虚设关节II（8）达到最大变形量，关节I（7）恢复初始状态，实现了机械手的快速张开释放贝壳，从而完成对贝壳的抓持-摘除-释放的三个动作过程。