[发明专利]一种用于柔性膜转移的多自由度机械手

权利要求书

1.一种用于柔性膜转移的多自由度机械手，其特征在于，该多自由度机械手包括拾取单元(1)、α转动模块(2)、γ转动模块(3)、XYZ三轴平移模块(4)和气路分配单元(5)，其中：

所述拾取单元(1)通过α-β转动连接座(25)悬挂安装在所述α转动模块(2)的下方，并可实现β方向也即绕着Y轴转动的自由度；它包括拾取头腔体(10)、右侧板(11)、左侧板(12)、β转动电机(13)、丝杆同步带组件(14)、调节隔板(15)和真空气管接头(16)，其中该拾取头腔体(10)呈竖直放置的中空滚轮结构，并在其圆弧外表面上沿着轴向和周向方向加工有阵列化排列的真空吸附孔(10b)；该左、右侧板呈圆环结构分别配套安装在所述拾取头腔体(10)的两侧，用于对拾取头腔体内部实现密封，并且它们的内壁上分别开设有多个沿着径向方向分布的T型槽以及多个沿着厚度方向贯穿的梯形螺纹孔；该β转动电机(13)安装在所述拾取头腔体(10)的内部中央，并通过联轴器(17)为拾取头腔体提供在β方向上转动的驱动力；该丝杆同步带组件(14)整体安装在所述拾取头腔体(10)一侧，并包括沿着拾取头腔体侧壁周向分布的多个梯形丝杆(14a)、数量相等的同步带轮(14b)及配套的同步带(14c)，其中同步带轮(14b)分别安装在对应的梯形丝杆(14a)上，同步带轮(14c)将所有的同步带轮(14b)连接起来，并且各个梯形丝杆的两端分别通过所述梯形螺纹孔安装在所述左、右侧板上，以此方式，通过转动梯形丝杆，可使得左、右侧板沿着拾取头腔体执行相对移动，进而在轴向方向上对拾取头腔体外表面的工作段吸附面积进行调节；该调节隔板(15)呈T型横截面的板状结构，并分别通过所述左、右侧板上沿着径向方向分布的所述T型槽安装在拾取头腔体(10)的内部，由此通过对这些调节隔板的布置，进而在周向方向上对拾取头腔体外表面的工作段吸附面积进行调节；该真空气管接头(16)与设置在所述拾取头腔体(10)侧面的真空气路相连，并用于实现拾取头腔体内部与所述气路分配单元(5)之间的连通；

所述α转动模块(2)通过α-γ转动连接座(21)安装在所述γ转动模块(3)的下方，并用于实现所述拾取单元(1)在α方向也即绕着X轴转动的自由度；

所述γ转动模块(3)通过γ转动安装座(31)继续安装在所述XYZ三轴平移模块(4)的一端，并用于实现所述α转动模块(2)及悬挂其上的所述拾取单元(1)在γ方向也即绕着Z轴转动的自由度；

所述XYZ三轴平移模块(4)由X轴平移模块、Y轴平移模块和Z轴平移模块共同组装而成，并用于实现所述γ转动模块(3)、α转动模块(2)以及拾取单元(1)在XYZ三轴方向上的平移自由度；

所述气路分配单元(5)安装在所述α转动模块(2)上，并用于实现对所述拾取头腔体(10)内部的真空气路的开关控制。

2.如权利要求1所述的多自由度机械手，其特征在于，所述多自由度机械手还包括视觉定位单元(6)，该视觉定位单元包括CCD传感器(61)、激光位移传感器(62)和传感器支架(63)，其中传感器支架(63)呈向下伸出的杆状结构且与所述γ转动安装座(31)固定联接，它的一侧安装所述CCD传感器(61)，并通过检测柔性膜的边沿或者柔性膜上的图案特征来确定柔性膜在XY轴方向上的位置和绕Z轴的转动角度；它的另外一侧则安装所述激光位移传感器(62)，并通过激光测距来确定柔性膜相对于所述拾取头腔体(10)在Z轴方向上的位置。

3.如权利要求1或2所述的多自由度机械手，其特征在于，所述拾取单元(1)优选还包括压力传感器(18)和重力传感器组(19)，其中该压力传感器(18)通过伸出轴安装在所述联轴器(17)上，并用于对柔性膜拾取过程中的接触力大小进行检测；该重力传感器组(19)由垂直交叉的两套重力传感器共同组成，它们安装在所述拾取头腔体(10)的侧面，并用于对拾取头腔体绕着X轴和Y轴转动的角度进行检测。

4.如权利要求1-4任意一项所述的多自由度机械手，其特征在于，对于所述α转动模块(2)而言，其优选包括α转动电机(22)、键(23)和α转动支撑座(24)，其中α转动电机(22)安装在所述α-γ转动连接座(21)的下端，用于提供所述拾取单元(1)在α方向转动的驱动力；α转动支撑座(24)分布在所述α转动电机(22)的水平两侧，并通过所述键(23)实现与所述α转动电机(22)的联接。