[发明专利]一种铝合金机械手爪及其加工方法

权利要求书

1.一种铝合金机械手爪，其特征在于，包括手腕、手掌、四根手指和转动连接在手掌侧面的拇指，所述手掌的后端转动连接在手腕上，四根所述手指并排安装在手掌的前端，四根所述手指均由手指尾骨、手指连接块和指尖构成，所述手指连接块的两端分别与手指尾骨和指尖的其中一个端部转动连接，所述手指尾骨的另一端转动连接在手掌的前端，所述手掌的背部安装有手背连接板，四根所述手指的手背面和手心面均设有手指气缸，手背面的手指气缸的气缸筒转动连接在手背连接板上、气缸轴与手指尾骨远离手指连接块的一端转动连接，手心面的手指气缸的气缸筒与手指尾骨靠近手指连接块的一端转动连接、气缸轴与指尖靠近手指连接块的一端转动连接，所述拇指由拇指尾骨、拇指连接块、拇指指尖和拇指转动块构成，所述拇指连接块的两端分别与拇指尾骨和拇指指尖的其中一个端部转动连接，所述拇指转动块的一端与拇指尾骨远离拇指连接块的一端连接，所述拇指转动块的另一端转动连接在手掌的侧面，所述拇指的手心面设有手指气缸，手指气缸的气缸筒与拇指尾骨靠近拇指连接块的一端转动连接、气缸轴与拇指指尖靠近拇指连接块的一端转动连接，所述拇指转动块与手掌的连接处设置有用于控制拇指向手掌的掌心面转动的步进电机；

所述指尖和拇指指尖结构尺寸均相同，所述指尖包括指尖前段和指尖后段，所述指尖前段的后端焊接有插舌，所述指尖后段的前端设有与插舌相匹配的插槽，所述插舌滑动插设于插槽内，所述插舌由柱形中间体和两片对称设置于柱形中间体两侧的翼板构成，所述柱形中间体上设有运动方向与翼板宽面平行的弹性按钮，所述弹性按钮位于柱形中间体远离指尖前段的一端，所述指尖后段上并排设置有多个可与弹性按钮相配合的锁止孔；

所述的铝合金机械手爪的加工方法包括以下步骤：

S1、将铝合金原材熔化成金属液，将金属液分别有序地流入手腕、手掌、手指尾骨、手指连接块、拇指尾骨、拇指连接块、指尖前段、指尖后段、拇指转动块和手背连接板的型腔中低压铸造成型，得到手爪基件；

S2、用细砂纸打磨手爪基件的表面，打磨完成后用去离子水冲洗掉手爪基件表面的杂质，然后将打磨后的手爪基件浸入NaOH和Na₃PO₄的混合溶液中5-10min，侵泡结束后，先用去离子水冲洗手爪基件3-5min，再用乙醇溶液冲洗5-10min；

S3、将经S2处理后的手爪基件装配成型，得到手爪骨架；

S4、以手爪骨架为阳极，碳棒为阴极，0.7mol/L的草酸为电解液，在常温下,40-45V的脉冲电场中进行氧化，得到表面形成多孔阳极氧化铝膜的手爪骨架；

S5、将正硅酸乙脂与去离子水混合，配制成3-5％wt的溶液，然后将表面形成多孔阳极氧化铝膜的手爪骨架浸入溶液中，利用超声波搅拌10-20min后，停止搅拌，于40℃恒温条件下浸渍静置1-2h，放入 120℃烘箱干燥20-30min；

S6、将表面多孔阳极氧化铝膜改性后的手爪骨架浸入加有乙醇的反应容器中，加入催化剂冰乙酸，调节PH值至4.0-4.5，再加入乙醇2-3wt％的纳米TiO₂颗粒，缓缓加入乙醇1/4-1/3摩尔质量的γ-氨丙基三乙氧基硅烷，利用超声波搅拌3-5h，之后停止搅拌，以5mm/s的速度匀速向上提拉取出手爪骨架，加热烘干，然后自然冷却降温；

S7、将手指气缸、步进电机分别装配到S6中得到的手爪骨架上即可；

S4中所述脉冲电场采用周期性脉冲提供阳极氧化所需的电压，且脉冲电场采用多段式脉冲电场，氧化分三个周期T进行，电源参数为：第一个T内，内的幅值为40V，内不通电，内的幅值为40V，内不通电，内的幅值为40V，内不通电；第二个T内，内的幅值为45V，内不通电，内的幅值为45V，内不通电，内的幅值为45V，内不通电；第三个T内，内的幅值为50V，内不通电，内的幅值为50V，内不通电，内的幅值为50V，内不通电。

2.根据权利要求1所述的一种铝合金机械手爪，其特征在于，S1中所述的低压铸造成型条件为：浇注温度660℃，充型速度20cm/s。

3.根据权利要求2所述的一种铝合金机械手爪，其特征在于，每个周期T的时间为1-2h。

4.根据权利要求3所述的一种铝合金机械手爪，其特征在于，S5和S6中用于搅拌的超声波频率为12kHz，功率为60W。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种铝合金机械手爪，其特征在于，S6中所述加热烘干的方法为：将手爪骨架放人100℃烘箱，以升温速率为10℃/min，升至300℃，然后保温30min。