一種具有高度可控性的機械手系統的制作方法

一種具有高度可控性的機械手系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件、傳動部件和手指部件，所述驅動部件通過傳動部件連接并驅動所述手指部件，所述驅動部件為液壓缸，所述手指部件包括至少兩根外抓式機械手指；所述液壓缸由供油泵供油；該機械手系統結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點。
【專利說明】
一種具有高度可控性的機械手系統
技術領域
[0001]本發明涉及機械手領域，具體涉及一種具有高度可控性的機械手系統。
【背景技術】
[0002]隨著現代化科學技術的飛速發展和社會的進步，機器人系統在各個領域的應用越來越廣泛。目前，工業機器人的應用領域主要有弧焊、點焊、裝配、搬用、噴漆、檢測、研磨拋光、激光加工等，其中搬運機器人在搬運工作上應用廣泛。使用者對搬運機器人速度、精度、成本、結構等因素要求越來越高，然而現有的搬運機器人已經不能滿足人們的諸多要求。
[0003]鐵磁性晶體在外加磁場的激勵下，其長度和體積均會發生變化，當外加磁場激勵去除后，其尺寸又恢復到原來的現象，稱為磁致伸縮效應。超磁致伸縮栗是利用超磁致伸縮材料在外加磁場中可以發生伸縮變形的機理，使栗腔容積產生變化，形成液體的單向流動和栗送作用，其具有流量控制精確，體積小，結構簡單等優點。

【發明內容】

[0004]針對上述問題，本發明提供一種具有高度可控性的機械手系統。
[0005]本發明的目的采用以下技術方案來實現:
[0006]一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，包括驅動部件、傳動部件和手指部件，所述驅動部件通過傳動部件連接并驅動所述手指部件，所述驅動部件為液壓缸，所述手指部件包括至少兩根外抓式機械手指；
[0007]優選地，所述傳動部件為2個相互鉸接的板塊。
[0008]優選地，2個所述傳動部件上均設置有滑槽。
[0009 ]優選地，所述驅動部件的末端與2個傳動部件在同一點連接。
[0010]優選地，所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗，所述超磁致伸縮栗整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒、輸出軸、活塞組件、單向閥組件、加壓件、端蓋、驅動線圈、間接冷卻系統和應急冷卻系統，栗體包括內栗體和外栗體，內栗體和外栗體之間形成環形的冷卻腔;驅動線圈容納于內栗體的內腔中，超磁致伸縮棒安裝在驅動線圈的中軸線上;輸出軸的下端與超磁致伸縮棒的上端相連，輸出軸和栗體均由高磁導率的軟磁材料制成，且超磁致伸縮棒的長度與驅動線圈的長度相等;超磁致伸縮棒為圓棒狀，其制作材料包括稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵；
[0011]所述外栗體向上延伸形成扣合體，輸出軸的下部水平固接有承接件，承接件和部分輸出軸容納于扣合體內，扣合體的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽、多個固定槽和多個水平布置的連接槽，所述滑動槽、連接槽和固定槽依次連通;所述加壓件通過彈簧與承接件相連，用于對超磁致伸縮棒施加預壓力，所述彈簧套裝在輸出軸上;所述加壓件的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與所述扣合槽配合使用的卡合部，其形狀和大小與固定槽的形狀和大小相匹配，當卡合部卡合在不同水平位置的固定槽時，超磁致伸縮棒獲得不同等級的預壓力;施加預壓力時將加壓件下壓，卡合部進入滑動槽中，水平轉動加壓件使得卡合部進入連接槽，當到達固定槽的對應位置時松開加壓件，卡合部在彈簧力的作用下卡合在固定槽中；
[0012]所述活塞組件包括固定體和活塞，輸出軸穿過固定體與活塞固接，活塞底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜，其通過螺釘固定在固定體上，隔膜將活塞、栗腔與外界完全隔開，同時用于超磁致伸縮棒收縮時增強活塞的回復力；
[0013]所述單向閥組件包括進口單向閥和出口單向閥，兩者按相反的方向安裝在閥體上，閥片為懸臂梁式，通過閥片的彎曲和回復來實現閥口的開合，閥片的懸臂端與進口或出口緊密接觸;所述閥片采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，經過三個小時保溫的時效處理，并采用自然空氣冷卻的方式冷卻;所述超磁致伸縮棒在變化的磁場中產生伸縮變形，帶動活塞做直線往復運動，活塞運動導致栗腔容積變化，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動;單向閥的進出口、隔膜的圓周上均采用O形橡膠密封圈進行填充密封；
[0014]所述間接冷卻系統包括管式冷卻器、小型冷卻風機、冷卻入口和冷卻出口，內栗體由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口設置在外栗體的上部，冷卻出口設置在外栗體的下部;所述管式冷卻器集成在外栗體的外表面上，冷卻入口直接與管式冷卻器相連，冷卻出口通過小型冷卻風機與所述管式冷卻器相連，管式冷卻器中的蛇形冷卻管內通入冷卻水;在超磁致伸縮栗運行過程中，當檢測到內栗體內腔的空氣溫度值高于設定值Tl時，小型冷卻風機自動啟動，內栗體內腔的熱量通過內栗體的壁體導出至冷卻腔，同時冷卻腔內的熱空氣在小型冷卻風機的帶動下進行循環冷卻，從而降低驅動線圈的溫度;所述小型冷卻風機的功率為170w，所述超磁致伸縮棒長度為150mm，驅動電流大小為4A，頻率為10HZ;
[0015]優選地，所述應急冷卻系統包括應急冷卻入口、應急冷卻腔和2個應急冷卻出口，2個所述應急冷卻出口設置在栗體下方的底座中，應急冷卻入口設置在內栗體的上部;所述應急冷卻出口和應急冷卻入口內填充有低熔點物質，其熔化溫度T2> Tl，該低熔點物質中還摻入了的與所述栗體材料相同的軟磁材料;所述應急冷卻出口的截面為倒梯形狀，應急冷卻入口的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀;所述應急冷卻出口與設置在其下方的應急通風腔相連通，應急通風腔的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機的入口管道相連通，另一端與排蠟口連通；當內栗體內腔的空氣溫度大于Τ2時石蠟開始熔化，應急冷卻出口和入口因石蠟的熔化被打開，內腔的熱空氣在小型冷卻風機的帶動下直接進行循環冷卻;應急冷卻出口中融化后的石蠟落入應急通風腔內，并沿著斜面落入排蠟口 ；所述排蠟口的末端設置有密閉件，密閉件通過螺栓固定在底座的底部，當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件將石蠟排出；所述栗體和底座均由上下兩部分扣合而成，用于操作人員將栗體和底座拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔和應急通風腔中殘留的石蠟。
[0016]優選地，所述內栗體的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件，所述換熱件整體呈圓臺狀，每個換熱件的側面上設置有多個螺旋凸起，相鄰兩個螺旋凸起的螺旋方向相反。
[0017]本機械手系統的有益效果為:(1)該機械手系統結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體的內腔，防止驅動線圈短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件來加強冷卻效果；(4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜，并且在單向閥的進出口位置、隔膜的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
【附圖說明】
[0018]利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。
[0019]圖1是本機械手系統的整體結構示意圖；
[0020]圖2是超磁致伸縮栗的整體結構示意圖；
[0021 ]圖3是扣合體的正視圖；
[0022]圖4是扣合體的俯視圖；
[0023]圖5是加壓件的仰視圖；
[0024]圖6是單向閥的結構示意圖；
[0025]圖7是底座的仰視圖；
[0026]圖8是單向閥組件中閥體的俯視圖；
[0027]圖9是換熱件的結構示意圖。
[0028]附圖標記:驅動部件-1;傳動部件-2;手指部件-3;超磁致伸縮栗-4;超磁致伸縮棒-6;輸出軸-7;活塞組件-8;單向閥組件-9;加壓件-10;端蓋-11;驅動線圈-12;內栗體-13；外栗體-14;冷卻腔-15;扣合體-16;滑動槽-17 ;連接槽-18;固定槽-19;彈簧-20;承接件-21;卡合部-22;活塞-23;固定體-24;隔膜-25;閥片-26;管式冷卻器-27;小型冷卻風機-28 ；冷卻入口 -29 ；冷卻出口 -30;底座-31 ；應急冷卻出口 -32;應急冷卻入口 -33 ；應急通風腔-34 ；排蠟口 -35;密閉件-36;進口單向閥-37;出口單向閥-38 ；閥體-39 ；換熱件-40 ；螺旋凸起-41。
【具體實施方式】
[0029]結合以下實施例對本發明作進一步描述。
[0030]實施例1:
[0031]如圖1所示的一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件1、傳動部件2和手指部件3，所述驅動部件I通過傳動部件2連接并驅動所述手指部件3，所述驅動部件I為液壓缸，所述手指部件3包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗4。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。
[0032]如圖2所示，超磁致伸縮栗4整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒6、輸出軸7、活塞組件8、單向閥組件9、加壓件10、端蓋11、驅動線圈12、間接冷卻系統、應急冷卻系統。栗體包括內栗體13和外栗體14，內栗體13和外栗體14之間形成環形的冷卻腔15。驅動線圈12設置在內栗體13內的內腔中，超磁致伸縮棒6安裝在驅動線圈12的中軸線上，輸出軸7的下端與超磁致伸縮棒6的上端相連。輸出軸7和栗體由高磁導率的軟磁材料制成，為了保證盡可能地提高施加于超磁致伸縮棒6上的磁場強度并節約材料，超磁致伸縮棒6的長度設置為與驅動線圈12的長度相同。超磁致伸縮棒6為圓棒狀，主要成分為稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵等。
[0033]如圖3-4所示，外栗體14向上延伸形成扣合體16，輸出軸7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分輸出軸7容納于扣合體16內。如圖3-4所示，扣合體16的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽17、多個固定槽19和多個水平布置的連接槽18，滑動槽17、連接槽18和固定槽19依次連通。當卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19時，超磁致伸縮棒6將獲得不同等級的預壓力。如圖1和5所示，加壓件10通過彈簧20與承接件21相連，對超磁致伸縮棒6施加預壓力，彈簧20套裝在輸出軸7上。預壓力的施加可以顯著影響磁致伸縮效應。對于給定的磁場強度，施加一個最優的預壓力載荷，可以極大地提高磁致伸縮材料的應變:施加一個預壓力，將使材料內部的磁疇轉向與預壓力垂直的方向，材料在軸向上發生收縮。磁場強度沿軸向施加時，磁疇發生旋轉，方向與磁場強度方向一致，從而產生了更大的變形，也即更大的應變。加壓件10的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與扣合槽配合使用的卡合部22，其形狀和大小與固定槽19相對應，當施加預壓力時，將加壓件10下壓，卡合部22進入滑動槽17中，然后水平轉動加壓件10使得卡合部22進入連接槽18，當到達固定槽19的對應位置時松開加壓件10，卡合部22在彈簧力的作用下卡合在固定槽19中。這種施加預壓力方式的優點是:(I)通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；(2)發明人經研究發現，對于一個已經設計生產完成的超磁致伸縮栗來說，預壓力對不同電流下的輸出流量的影響曲線并不是線性的，有的情況下甚至并不是連續的，且不同的電流和頻率范圍下總是有一個較優甚至是最優的對應預壓力，因此對于并不熟知這種特性的普通操作人員來說，每次都要尋找合適的預壓力對應的位置是一件很麻煩的事，通過這種分等級的預壓力施加方式，能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置。例如，當輸入電流為6A，頻率為1HZ時，所需的預壓力為15MPa左右，當改變輸入電流的條件時，操作人員可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級。開發人員可以將經過試驗得出的每個等級預壓力對應的參數范圍標注在扣合體16的表面以方便操作人員使用。具體的級數可以根據實際情況通過實驗得到。(3)同時，預壓力機構為輸出軸7和活塞組件8提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件8的直線往復運動，最終形成良好的栗作用。
[0034]活塞組件8包括固定體24和活塞23，輸出軸7穿過固定體24與活塞23固接，活塞23底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜25，其通過螺釘固定在固定體24上，隔膜25將活塞23、栗腔與外界完全隔開，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料彈性較好，在超磁致伸縮棒6收縮時，也可以增強活塞的回復力。除了使用增加隔膜25的方式進行密封，為了達到更好的密封效果，在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封。
[0035]如圖6和8所示，單向閥組件9包括進口單向閥37和出口單向閥38，兩者按相反的方向安裝在閥體39上，閥片26為懸臂梁式，依靠閥片26的彎曲和回復來實現閥口的開合。閥片26可以按照實際的使用要求設計成各種形狀，其安裝時，閥片26的懸臂端均是與進出口緊密接觸，以保證能快速開啟和關閉。單向閥組件9工作時，當閥片26兩側的壓力差達到閥片26的開啟壓力時，閥片26受到力的作用，發生彎曲偏轉，從而實現單向閥組件的開關。閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能。超磁致伸縮栗4的工作機理可概括如下:超磁致伸縮材料在變化的磁場中，會產生伸縮變形，進而帶動活塞做直線往復運動。活塞運動導致栗腔容積變化，使栗腔和外界產生壓力差，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0036]現在回到圖1，當超磁致伸縮栗4工作在大電流、高負載或者外界溫度本身比較高的情況下，驅動線圈12容易發生過熱，由于驅動線圈12和超磁致伸縮棒6之間的距離較小，驅動線圈12過熱會使得超磁致伸縮棒6變形，進而導致輸出流量變化較大，甚至發生斷流的情況，因此還設置有間接冷卻系統，其包括管式冷卻器27、小型冷卻風機28、冷卻入口 29和冷卻出口 30，同時將栗體設計為內栗體13和外栗體14的形式，內栗體13由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口29設置在外栗體14的上部，在外栗體14的下部設置有冷卻出□ 30，管式冷卻器27集成在外栗體14的外表面上，冷卻入口 29直接與管式冷卻器27相連，冷卻出口 30通過小型冷卻風機28與管式冷卻器27相連，管式冷卻器27中的蛇形冷卻管內通入冷卻水。在超磁致伸縮栗4運行過程中，如果檢測到內栗體13內腔的空氣溫度值高于設定值Tl，小型冷卻風機28自動啟動，內栗體13內腔的熱量通過內栗體13的壁體導出至冷卻腔14，同時冷卻腔15內的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下循環冷卻，從而降低驅動線圈12的溫度。這種間接冷卻的好處是，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料。小型冷卻風機28的功率為170w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為4A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了20%。
[0037]在栗體的下方設置有底座31，底座31中設置有兩個應急冷卻出口32，在內栗體13的上部設置有應急冷卻入口 33。應急冷卻出口 32和應急冷卻入口 33內填充有低熔點物質，例如石蠟，其熔化溫度T2>T1，可根據實際需要配置不同熔點的物質，該低熔點物質中還摻入了適量的與栗體材料相同的軟磁材料。應急冷卻出口 32的截面設置成倒梯形狀，應急冷卻入口 33的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀，可有效防止石蠟未融化即掉落，且能保證石蠟熔化時能順利沿著設計的方向掉落。應急冷卻出口 32與設置在其下方的應急通風腔34相連通，應急通風腔34的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機28的入口管道相連通，另一端與排蠟口35連通。當內栗體13內腔的空氣溫度大于T2時，通過報警裝置(圖中未示出)發出報警，同時石蠟開始熔化，應急冷卻出口 32中融化后的石蠟落入應急通風腔34內，并順著斜面落入排蠟口 35，此時應急冷卻出口 32和入口 33因石蠟的熔化而被打開，由于T2大于Tl，此時小型冷卻風機28已經運行，內腔的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下直接進行循環冷卻。這種應急冷卻結構的優點是:不直接使用冷卻水，避免了漏水導致驅動線圈12短路的風險;在遇到較極端的高溫情況下(比如負載、電流擺動大)，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統。
[0038]排蠟口35的末端通過密閉件36密閉，密閉件36通過螺栓固定在底座31的底部。當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件36將石蠟排出。如圖7所示，栗體和底座31均由上下兩部分扣合而成，在栗停運時間段內(必要時也可以在線運行操作)，操作人員可以將栗體和底座31拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔15和應急通風腔34中殘留的石蠟。應急冷卻入口 33熔化后流入冷卻腔15中的石蠟只能在栗體拆卸后才能清理，但是考慮到石蠟熔化并非經常性事件而且冷卻腔15的容積要比應急通風腔34的容積大得多，實際運行中并不影響栗的正常運行。
[0039]優選地，如圖9所示，內栗體13的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件40，換熱件40整體呈圓臺狀，每個換熱件40的側面上設置有多個螺旋凸起41，相鄰兩個螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一個正旋，后一個反旋，。。。這種特殊設計的換熱件40能有效增加空氣與內栗體13表面的湍流作用，以增加換熱效率。
[0040]在此實施例的機械手系統中，(I)結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件40來加強冷卻效果;小型冷卻風機28的功率為170w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為4A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了20%; (4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞23底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜25，并且在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0041 ] 實施例2:
[0042]如圖1所示的一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件1、傳動部件2和手指部件3，所述驅動部件I通過傳動部件2連接并驅動所述手指部件3，所述驅動部件I為液壓缸，所述手指部件3包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗4。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。
[0043 ]如圖2所示，超磁致伸縮栗4整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒6、輸出軸7、活塞組件8、單向閥組件9、加壓件10、端蓋11、驅動線圈12、間接冷卻系統、應急冷卻系統。栗體包括內栗體13和外栗體14，內栗體13和外栗體14之間形成環形的冷卻腔15。驅動線圈12設置在內栗體13內的內腔中，超磁致伸縮棒6安裝在驅動線圈12的中軸線上，輸出軸7的下端與超磁致伸縮棒6的上端相連。輸出軸7和栗體由高磁導率的軟磁材料制成，為了保證盡可能地提高施加于超磁致伸縮棒6上的磁場強度并節約材料，超磁致伸縮棒6的長度設置為與驅動線圈12的長度相同。超磁致伸縮棒6為圓棒狀，主要成分為稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵等。
[0044]如圖3-4所示，外栗體14向上延伸形成扣合體16，輸出軸7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分輸出軸7容納于扣合體16內。如圖3-4所示，扣合體16的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽17、多個固定槽19和多個水平布置的連接槽18，滑動槽17、連接槽18和固定槽19依次連通。當卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19時，超磁致伸縮棒6將獲得不同等級的預壓力。如圖1和5所示，加壓件10通過彈簧20與承接件21相連，對超磁致伸縮棒6施加預壓力，彈簧20套裝在輸出軸7上。預壓力的施加可以顯著影響磁致伸縮效應。對于給定的磁場強度，施加一個最優的預壓力載荷，可以極大地提高磁致伸縮材料的應變:施加一個預壓力，將使材料內部的磁疇轉向與預壓力垂直的方向，材料在軸向上發生收縮。磁場強度沿軸向施加時，磁疇發生旋轉，方向與磁場強度方向一致，從而產生了更大的變形，也即更大的應變。加壓件10的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與扣合槽配合使用的卡合部22，其形狀和大小與固定槽19相對應，當施加預壓力時，將加壓件10下壓，卡合部22進入滑動槽17中，然后水平轉動加壓件10使得卡合部22進入連接槽18，當到達固定槽19的對應位置時松開加壓件10，卡合部22在彈簧力的作用下卡合在固定槽19中。這種施加預壓力方式的優點是:(I)通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；(2)發明人經研究發現，對于一個已經設計生產完成的超磁致伸縮栗來說，預壓力對不同電流下的輸出流量的影響曲線并不是線性的，有的情況下甚至并不是連續的，且不同的電流和頻率范圍下總是有一個較優甚至是最優的對應預壓力，因此對于并不熟知這種特性的普通操作人員來說，每次都要尋找合適的預壓力對應的位置是一件很麻煩的事，通過這種分等級的預壓力施加方式，能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置。例如，當輸入電流為6A，頻率為1HZ時，所需的預壓力為15MPa左右，當改變輸入電流的條件時，操作人員可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級。開發人員可以將經過試驗得出的每個等級預壓力對應的參數范圍標注在扣合體16的表面以方便操作人員使用。具體的級數可以根據實際情況通過實驗得到。(3)同時，預壓力機構為輸出軸7和活塞組件8提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件8的直線往復運動，最終形成良好的栗作用。
[0045]活塞組件8包括固定體24和活塞23，輸出軸7穿過固定體24與活塞23固接，活塞23底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜25，其通過螺釘固定在固定體24上，隔膜25將活塞23、栗腔與外界完全隔開，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料彈性較好，在超磁致伸縮棒6收縮時，也可以增強活塞的回復力。除了使用增加隔膜25的方式進行密封，為了達到更好的密封效果，在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封。
[0046]如圖6和8所示，單向閥組件9包括進口單向閥37和出口單向閥38，兩者按相反的方向安裝在閥體39上，閥片26為懸臂梁式，依靠閥片26的彎曲和回復來實現閥口的開合。閥片26可以按照實際的使用要求設計成各種形狀，其安裝時，閥片26的懸臂端均是與進出口緊密接觸，以保證能快速開啟和關閉。單向閥組件9工作時，當閥片26兩側的壓力差達到閥片26的開啟壓力時，閥片26受到力的作用，發生彎曲偏轉，從而實現單向閥組件的開關。閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能。超磁致伸縮栗4的工作機理可概括如下:超磁致伸縮材料在變化的磁場中，會產生伸縮變形，進而帶動活塞做直線往復運動。活塞運動導致栗腔容積變化，使栗腔和外界產生壓力差，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0047]現在回到圖1，當超磁致伸縮栗4工作在大電流、高負載或者外界溫度本身比較高的情況下，驅動線圈12容易發生過熱，由于驅動線圈12和超磁致伸縮棒6之間的距離較小，驅動線圈12過熱會使得超磁致伸縮棒6變形，進而導致輸出流量變化較大，甚至發生斷流的情況，因此還設置有間接冷卻系統，其包括管式冷卻器27、小型冷卻風機28、冷卻入口 29和冷卻出口 30，同時將栗體設計為內栗體13和外栗體14的形式，內栗體13由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口29設置在外栗體14的上部，在外栗體14的下部設置有冷卻出□ 30，管式冷卻器27集成在外栗體14的外表面上，冷卻入口 29直接與管式冷卻器27相連，冷卻出口 30通過小型冷卻風機28與管式冷卻器27相連，管式冷卻器27中的蛇形冷卻管內通入冷卻水。在超磁致伸縮栗4運行過程中，如果檢測到內栗體13內腔的空氣溫度值高于設定值Tl，小型冷卻風機28自動啟動，內栗體13內腔的熱量通過內栗體13的壁體導出至冷卻腔14，同時冷卻腔15內的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下循環冷卻，從而降低驅動線圈12的溫度。這種間接冷卻的好處是，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料。小型冷卻風機28的功率為190w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為6A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了25%。
[0048]在栗體的下方設置有底座31，底座31中設置有兩個應急冷卻出口32，在內栗體13的上部設置有應急冷卻入口 33。應急冷卻出口 32和應急冷卻入口 33內填充有低熔點物質，例如石蠟，其熔化溫度T2>T1，可根據實際需要配置不同熔點的物質，該低熔點物質中還摻入了適量的與栗體材料相同的軟磁材料。應急冷卻出口 32的截面設置成倒梯形狀，應急冷卻入口 33的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀，可有效防止石蠟未融化即掉落，且能保證石蠟熔化時能順利沿著設計的方向掉落。應急冷卻出口 32與設置在其下方的應急通風腔34相連通，應急通風腔34的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機28的入口管道相連通，另一端與排蠟口35連通。當內栗體13內腔的空氣溫度大于T2時，通過報警裝置(圖中未示出)發出報警，同時石蠟開始熔化，應急冷卻出口 32中融化后的石蠟落入應急通風腔34內，并順著斜面落入排蠟口 35，此時應急冷卻出口 32和入口 33因石蠟的熔化而被打開，由于T2大于Tl，此時小型冷卻風機28已經運行，內腔的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下直接進行循環冷卻。這種應急冷卻結構的優點是:不直接使用冷卻水，避免了漏水導致驅動線圈12短路的風險;在遇到較極端的高溫情況下(比如負載、電流擺動大)，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統。
[0049]排蠟口35的末端通過密閉件36密閉，密閉件36通過螺栓固定在底座31的底部。當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件36將石蠟排出。如圖7所示，栗體和底座31均由上下兩部分扣合而成，在栗停運時間段內(必要時也可以在線運行操作)，操作人員可以將栗體和底座31拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔15和應急通風腔34中殘留的石蠟。應急冷卻入口 33熔化后流入冷卻腔15中的石蠟只能在栗體拆卸后才能清理，但是考慮到石蠟熔化并非經常性事件而且冷卻腔15的容積要比應急通風腔34的容積大得多，實際運行中并不影響栗的正常運行。
[0050]優選地，如圖9所示，內栗體13的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件40，換熱件40整體呈圓臺狀，每個換熱件40的側面上設置有多個螺旋凸起41，相鄰兩個螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一個正旋，后一個反旋，。。。。這種特殊設計的換熱件40能有效增加空氣與內栗體13表面的湍流作用，以增加換熱效率。
[0051]在此實施例的機械手系統中，(I)結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件40來加強冷卻效果;小型冷卻風機28的功率為190w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為6A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了25%; (4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞23底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜25，并且在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0052]實施例3:
[0053]如圖1所示的一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件1、傳動部件2和手指部件3，所述驅動部件I通過傳動部件2連接并驅動所述手指部件3，所述驅動部件I為液壓缸，所述手指部件3包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗4。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。
[0054]如圖2所示，超磁致伸縮栗4整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒6、輸出軸7、活塞組件8、單向閥組件9、加壓件10、端蓋11、驅動線圈12、間接冷卻系統、應急冷卻系統。栗體包括內栗體13和外栗體14，內栗體13和外栗體14之間形成環形的冷卻腔15。驅動線圈12設置在內栗體13內的內腔中，超磁致伸縮棒6安裝在驅動線圈12的中軸線上，輸出軸7的下端與超磁致伸縮棒6的上端相連。輸出軸7和栗體由高磁導率的軟磁材料制成，為了保證盡可能地提高施加于超磁致伸縮棒6上的磁場強度并節約材料，超磁致伸縮棒6的長度設置為與驅動線圈12的長度相同。超磁致伸縮棒6為圓棒狀，主要成分為稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵等。
[0055]如圖3-4所示，外栗體14向上延伸形成扣合體16，輸出軸7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分輸出軸7容納于扣合體16內。如圖3-4所示，扣合體16的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽17、多個固定槽19和多個水平布置的連接槽18，滑動槽17、連接槽18和固定槽19依次連通。當卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19時，超磁致伸縮棒6將獲得不同等級的預壓力。如圖1和5所示，加壓件10通過彈簧20與承接件21相連，對超磁致伸縮棒6施加預壓力，彈簧20套裝在輸出軸7上。預壓力的施加可以顯著影響磁致伸縮效應。對于給定的磁場強度，施加一個最優的預壓力載荷，可以極大地提高磁致伸縮材料的應變:施加一個預壓力，將使材料內部的磁疇轉向與預壓力垂直的方向，材料在軸向上發生收縮。磁場強度沿軸向施加時，磁疇發生旋轉，方向與磁場強度方向一致，從而產生了更大的變形，也即更大的應變。加壓件10的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與扣合槽配合使用的卡合部22，其形狀和大小與固定槽19相對應，當施加預壓力時，將加壓件10下壓，卡合部22進入滑動槽17中，然后水平轉動加壓件10使得卡合部22進入連接槽18，當到達固定槽19的對應位置時松開加壓件10，卡合部22在彈簧力的作用下卡合在固定槽19中。這種施加預壓力方式的優點是:(I)通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；(2)發明人經研究發現，對于一個已經設計生產完成的超磁致伸縮栗來說，預壓力對不同電流下的輸出流量的影響曲線并不是線性的，有的情況下甚至并不是連續的，且不同的電流和頻率范圍下總是有一個較優甚至是最優的對應預壓力，因此對于并不熟知這種特性的普通操作人員來說，每次都要尋找合適的預壓力對應的位置是一件很麻煩的事，通過這種分等級的預壓力施加方式，能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置。例如，當輸入電流為6A，頻率為1HZ時，所需的預壓力為15MPa左右，當改變輸入電流的條件時，操作人員可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級。開發人員可以將經過試驗得出的每個等級預壓力對應的參數范圍標注在扣合體16的表面以方便操作人員使用。具體的級數可以根據實際情況通過實驗得到。(3)同時，預壓力機構為輸出軸7和活塞組件8提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件8的直線往復運動，最終形成良好的栗作用。
[0056]活塞組件8包括固定體24和活塞23，輸出軸7穿過固定體24與活塞23固接，活塞23底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜25，其通過螺釘固定在固定體24上，隔膜25將活塞23、栗腔與外界完全隔開，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料彈性較好，在超磁致伸縮棒6收縮時，也可以增強活塞的回復力。除了使用增加隔膜25的方式進行密封，為了達到更好的密封效果，在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封。
[0057]如圖6和8所示，單向閥組件9包括進口單向閥37和出口單向閥38，兩者按相反的方向安裝在閥體39上，閥片26為懸臂梁式，依靠閥片26的彎曲和回復來實現閥口的開合。閥片26可以按照實際的使用要求設計成各種形狀，其安裝時，閥片26的懸臂端均是與進出口緊密接觸，以保證能快速開啟和關閉。單向閥組件9工作時，當閥片26兩側的壓力差達到閥片26的開啟壓力時，閥片26受到力的作用，發生彎曲偏轉，從而實現單向閥組件的開關。閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能。超磁致伸縮栗4的工作機理可概括如下:超磁致伸縮材料在變化的磁場中，會產生伸縮變形，進而帶動活塞做直線往復運動。活塞運動導致栗腔容積變化，使栗腔和外界產生壓力差，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0058]現在回到圖1，當超磁致伸縮栗4工作在大電流、高負載或者外界溫度本身比較高的情況下，驅動線圈12容易發生過熱，由于驅動線圈12和超磁致伸縮棒6之間的距離較小，驅動線圈12過熱會使得超磁致伸縮棒6變形，進而導致輸出流量變化較大，甚至發生斷流的情況，因此還設置有間接冷卻系統，其包括管式冷卻器27、小型冷卻風機28、冷卻入口 29和冷卻出口 30，同時將栗體設計為內栗體13和外栗體14的形式，內栗體13由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口29設置在外栗體14的上部，在外栗體14的下部設置有冷卻出□ 30，管式冷卻器27集成在外栗體14的外表面上，冷卻入口 29直接與管式冷卻器27相連，冷卻出口 30通過小型冷卻風機28與管式冷卻器27相連，管式冷卻器27中的蛇形冷卻管內通入冷卻水。在超磁致伸縮栗4運行過程中，如果檢測到內栗體13內腔的空氣溫度值高于設定值Tl，小型冷卻風機28自動啟動，內栗體13內腔的熱量通過內栗體13的壁體導出至冷卻腔14，同時冷卻腔15內的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下循環冷卻，從而降低驅動線圈12的溫度。這種間接冷卻的好處是，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料。小型冷卻風機28的功率為210w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為8A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了30%。
[0059]在栗體的下方設置有底座31，底座31中設置有兩個應急冷卻出口32，在內栗體13的上部設置有應急冷卻入口 33。應急冷卻出口 32和應急冷卻入口 33內填充有低熔點物質，例如石蠟，其熔化溫度T2>T1，可根據實際需要配置不同熔點的物質，該低熔點物質中還摻入了適量的與栗體材料相同的軟磁材料。應急冷卻出口 32的截面設置成倒梯形狀，應急冷卻入口 33的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀，可有效防止石蠟未融化即掉落，且能保證石蠟熔化時能順利沿著設計的方向掉落。應急冷卻出口 32與設置在其下方的應急通風腔34相連通，應急通風腔34的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機28的入口管道相連通，另一端與排蠟口35連通。當內栗體13內腔的空氣溫度大于T2時，通過報警裝置(圖中未示出)發出報警，同時石蠟開始熔化，應急冷卻出口 32中融化后的石蠟落入應急通風腔34內，并順著斜面落入排蠟口 35，此時應急冷卻出口 32和入口 33因石蠟的熔化而被打開，由于T2大于Tl，此時小型冷卻風機28已經運行，內腔的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下直接進行循環冷卻。這種應急冷卻結構的優點是:不直接使用冷卻水，避免了漏水導致驅動線圈12短路的風險;在遇到較極端的高溫情況下(比如負載、電流擺動大)，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統。
[0060]排蠟口35的末端通過密閉件36密閉，密閉件36通過螺栓固定在底座31的底部。當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件36將石蠟排出。如圖7所示，栗體和底座31均由上下兩部分扣合而成，在栗停運時間段內(必要時也可以在線運行操作)，操作人員可以將栗體和底座31拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔15和應急通風腔34中殘留的石蠟。應急冷卻入口 33熔化后流入冷卻腔15中的石蠟只能在栗體拆卸后才能清理，但是考慮到石蠟熔化并非經常性事件而且冷卻腔15的容積要比應急通風腔34的容積大得多，實際運行中并不影響栗的正常運行。
[0061]優選地，如圖9所示，內栗體13的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件40，換熱件40整體呈圓臺狀，每個換熱件40的側面上設置有多個螺旋凸起41，相鄰兩個螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一個正旋，后一個反旋，。。。。這種特殊設計的換熱件40能有效增加空氣與內栗體13表面的湍流作用，以增加換熱效率。
[0062]在此實施例的機械手系統中，(I)結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件40來加強冷卻效果;小型冷卻風機28的功率為210w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為8A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了30%; (4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞23底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜25，并且在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0063]實施例4:
[0064]如圖1所示的一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件1、傳動部件2和手指部件3，所述驅動部件I通過傳動部件2連接并驅動所述手指部件3，所述驅動部件I為液壓缸，所述手指部件3包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗4。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。
[0065]如圖2所示，超磁致伸縮栗4整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒6、輸出軸7、活塞組件8、單向閥組件9、加壓件10、端蓋11、驅動線圈12、間接冷卻系統、應急冷卻系統。栗體包括內栗體13和外栗體14，內栗體13和外栗體14之間形成環形的冷卻腔15。驅動線圈12設置在內栗體13內的內腔中，超磁致伸縮棒6安裝在驅動線圈12的中軸線上，輸出軸7的下端與超磁致伸縮棒6的上端相連。輸出軸7和栗體由高磁導率的軟磁材料制成，為了保證盡可能地提高施加于超磁致伸縮棒6上的磁場強度并節約材料，超磁致伸縮棒6的長度設置為與驅動線圈12的長度相同。超磁致伸縮棒6為圓棒狀，主要成分為稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵等。
[0066]如圖3-4所示，外栗體14向上延伸形成扣合體16，輸出軸7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分輸出軸7容納于扣合體16內。如圖3-4所示，扣合體16的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽17、多個固定槽19和多個水平布置的連接槽18，滑動槽17、連接槽18和固定槽19依次連通。當卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19時，超磁致伸縮棒6將獲得不同等級的預壓力。如圖1和5所示，加壓件10通過彈簧20與承接件21相連，對超磁致伸縮棒6施加預壓力，彈簧20套裝在輸出軸7上。預壓力的施加可以顯著影響磁致伸縮效應。對于給定的磁場強度，施加一個最優的預壓力載荷，可以極大地提高磁致伸縮材料的應變:施加一個預壓力，將使材料內部的磁疇轉向與預壓力垂直的方向，材料在軸向上發生收縮。磁場強度沿軸向施加時，磁疇發生旋轉，方向與磁場強度方向一致，從而產生了更大的變形，也即更大的應變。加壓件10的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與扣合槽配合使用的卡合部22，其形狀和大小與固定槽19相對應，當施加預壓力時，將加壓件10下壓，卡合部22進入滑動槽17中，然后水平轉動加壓件10使得卡合部22進入連接槽18，當到達固定槽19的對應位置時松開加壓件10，卡合部22在彈簧力的作用下卡合在固定槽19中。這種施加預壓力方式的優點是:(I)通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；(2)發明人經研究發現，對于一個已經設計生產完成的超磁致伸縮栗來說，預壓力對不同電流下的輸出流量的影響曲線并不是線性的，有的情況下甚至并不是連續的，且不同的電流和頻率范圍下總是有一個較優甚至是最優的對應預壓力，因此對于并不熟知這種特性的普通操作人員來說，每次都要尋找合適的預壓力對應的位置是一件很麻煩的事，通過這種分等級的預壓力施加方式，能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置。例如，當輸入電流為6A，頻率為1HZ時，所需的預壓力為15MPa左右，當改變輸入電流的條件時，操作人員可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級。開發人員可以將經過試驗得出的每個等級預壓力對應的參數范圍標注在扣合體16的表面以方便操作人員使用。具體的級數可以根據實際情況通過實驗得到。(3)同時，預壓力機構為輸出軸7和活塞組件8提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件8的直線往復運動，最終形成良好的栗作用。
[0067]活塞組件8包括固定體24和活塞23，輸出軸7穿過固定體24與活塞23固接，活塞23底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜25，其通過螺釘固定在固定體24上，隔膜25將活塞23、栗腔與外界完全隔開，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料彈性較好，在超磁致伸縮棒6收縮時，也可以增強活塞的回復力。除了使用增加隔膜25的方式進行密封，為了達到更好的密封效果，在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封。
[0068]如圖6和8所示，單向閥組件9包括進口單向閥37和出口單向閥38，兩者按相反的方向安裝在閥體39上，閥片26為懸臂梁式，依靠閥片26的彎曲和回復來實現閥口的開合。閥片26可以按照實際的使用要求設計成各種形狀，其安裝時，閥片26的懸臂端均是與進出口緊密接觸，以保證能快速開啟和關閉。單向閥組件9工作時，當閥片26兩側的壓力差達到閥片26的開啟壓力時，閥片26受到力的作用，發生彎曲偏轉，從而實現單向閥組件的開關。閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能。超磁致伸縮栗4的工作機理可概括如下:超磁致伸縮材料在變化的磁場中，會產生伸縮變形，進而帶動活塞做直線往復運動。活塞運動導致栗腔容積變化，使栗腔和外界產生壓力差，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0069]現在回到圖1，當超磁致伸縮栗4工作在大電流、高負載或者外界溫度本身比較高的情況下，驅動線圈12容易發生過熱，由于驅動線圈12和超磁致伸縮棒6之間的距離較小，驅動線圈12過熱會使得超磁致伸縮棒6變形，進而導致輸出流量變化較大，甚至發生斷流的情況，因此還設置有間接冷卻系統，其包括管式冷卻器27、小型冷卻風機28、冷卻入口 29和冷卻出口 30，同時將栗體設計為內栗體13和外栗體14的形式，內栗體13由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口29設置在外栗體14的上部，在外栗體14的下部設置有冷卻出□ 30，管式冷卻器27集成在外栗體14的外表面上，冷卻入口 29直接與管式冷卻器27相連，冷卻出口 30通過小型冷卻風機28與管式冷卻器27相連，管式冷卻器27中的蛇形冷卻管內通入冷卻水。在超磁致伸縮栗4運行過程中，如果檢測到內栗體13內腔的空氣溫度值高于設定值Tl，小型冷卻風機28自動啟動，內栗體13內腔的熱量通過內栗體13的壁體導出至冷卻腔14，同時冷卻腔15內的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下循環冷卻，從而降低驅動線圈12的溫度。這種間接冷卻的好處是，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料。小型冷卻風機28的功率為230w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為9A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了35%。
[0070]在栗體的下方設置有底座31，底座31中設置有兩個應急冷卻出口32，在內栗體13的上部設置有應急冷卻入口 33。應急冷卻出口 32和應急冷卻入口 33內填充有低熔點物質，例如石蠟，其熔化溫度T2>T1，可根據實際需要配置不同熔點的物質，該低熔點物質中還摻入了適量的與栗體材料相同的軟磁材料。應急冷卻出口 32的截面設置成倒梯形狀，應急冷卻入口 33的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀，可有效防止石蠟未融化即掉落，且能保證石蠟熔化時能順利沿著設計的方向掉落。應急冷卻出口 32與設置在其下方的應急通風腔34相連通，應急通風腔34的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機28的入口管道相連通，另一端與排蠟口35連通。當內栗體13內腔的空氣溫度大于T2時，通過報警裝置(圖中未示出)發出報警，同時石蠟開始熔化，應急冷卻出口 32中融化后的石蠟落入應急通風腔34內，并順著斜面落入排蠟口 35，此時應急冷卻出口 32和入口 33因石蠟的熔化而被打開，由于T2大于Tl，此時小型冷卻風機28已經運行，內腔的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下直接進行循環冷卻。這種應急冷卻結構的優點是:不直接使用冷卻水，避免了漏水導致驅動線圈12短路的風險;在遇到較極端的高溫情況下(比如負載、電流擺動大)，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統。
[0071]排蠟口35的末端通過密閉件36密閉，密閉件36通過螺栓固定在底座31的底部。當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件36將石蠟排出。如圖7所示，栗體和底座31均由上下兩部分扣合而成，在栗停運時間段內(必要時也可以在線運行操作)，操作人員可以將栗體和底座31拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔15和應急通風腔34中殘留的石蠟。應急冷卻入口 33熔化后流入冷卻腔15中的石蠟只能在栗體拆卸后才能清理，但是考慮到石蠟熔化并非經常性事件而且冷卻腔15的容積要比應急通風腔34的容積大得多，實際運行中并不影響栗的正常運行。
[0072]優選地，如圖9所示，內栗體13的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件40，換熱件40整體呈圓臺狀，每個換熱件40的側面上設置有多個螺旋凸起41，相鄰兩個螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一個正旋，后一個反旋，。。。。這種特殊設計的換熱件40能有效增加空氣與內栗體13表面的湍流作用，以增加換熱效率。
[0073]在此實施例的機械手系統中，(I)結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件40來加強冷卻效果;小型冷卻風機28的功率為230w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為9A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了35%; (4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞23底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜25，并且在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0074]實施例5:
[0075]如圖1所示的一種具有高度可控性的機械手系統，包括驅動部件1、傳動部件2和手指部件3，所述驅動部件I通過傳動部件2連接并驅動所述手指部件3，所述驅動部件I為液壓缸，所述手指部件3包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油;所述供油栗為超磁致伸縮栗4。所述傳動部件2為2個相互鉸接的板塊。2個所述傳動部件2上均設置有滑槽。所述驅動部件I的末端與2個傳動部件2在同一點連接。
[0076]如圖2所示，超磁致伸縮栗4整體豎直安裝，包括栗體、超磁致伸縮棒6、輸出軸7、活塞組件8、單向閥組件9、加壓件10、端蓋11、驅動線圈12、間接冷卻系統、應急冷卻系統。栗體包括內栗體13和外栗體14，內栗體13和外栗體14之間形成環形的冷卻腔15。驅動線圈12設置在內栗體13內的內腔中，超磁致伸縮棒6安裝在驅動線圈12的中軸線上，輸出軸7的下端與超磁致伸縮棒6的上端相連。輸出軸7和栗體由高磁導率的軟磁材料制成，為了保證盡可能地提高施加于超磁致伸縮棒6上的磁場強度并節約材料，超磁致伸縮棒6的長度設置為與驅動線圈12的長度相同。超磁致伸縮棒6為圓棒狀，主要成分為稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵等。
[0077]如圖3-4所示，外栗體14向上延伸形成扣合體16，輸出軸7的下部水平固接有承接件21，承接件21和部分輸出軸7容納于扣合體16內。如圖3-4所示，扣合體16的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽17、多個固定槽19和多個水平布置的連接槽18，滑動槽17、連接槽18和固定槽19依次連通。當卡合部22卡合在不同水平位置的固定槽19時，超磁致伸縮棒6將獲得不同等級的預壓力。如圖1和5所示，加壓件10通過彈簧20與承接件21相連，對超磁致伸縮棒6施加預壓力，彈簧20套裝在輸出軸7上。預壓力的施加可以顯著影響磁致伸縮效應。對于給定的磁場強度，施加一個最優的預壓力載荷，可以極大地提高磁致伸縮材料的應變:施加一個預壓力，將使材料內部的磁疇轉向與預壓力垂直的方向，材料在軸向上發生收縮。磁場強度沿軸向施加時，磁疇發生旋轉，方向與磁場強度方向一致，從而產生了更大的變形，也即更大的應變。加壓件10的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與扣合槽配合使用的卡合部22，其形狀和大小與固定槽19相對應，當施加預壓力時，將加壓件10下壓，卡合部22進入滑動槽17中，然后水平轉動加壓件10使得卡合部22進入連接槽18，當到達固定槽19的對應位置時松開加壓件10，卡合部22在彈簧力的作用下卡合在固定槽19中。這種施加預壓力方式的優點是:
[0078](I)通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；(2)發明人經研究發現，對于一個已經設計生產完成的超磁致伸縮栗來說，預壓力對不同電流下的輸出流量的影響曲線并不是線性的，有的情況下甚至并不是連續的，且不同的電流和頻率范圍下總是有一個較優甚至是最優的對應預壓力，因此對于并不熟知這種特性的普通操作人員來說，每次都要尋找合適的預壓力對應的位置是一件很麻煩的事，通過這種分等級的預壓力施加方式，能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置。例如，當輸入電流為6A，頻率為1HZ時，所需的預壓力為15MPa左右，當改變輸入電流的條件時，操作人員可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級。開發人員可以將經過試驗得出的每個等級預壓力對應的參數范圍標注在扣合體16的表面以方便操作人員使用。具體的級數可以根據實際情況通過實驗得到。(3)同時，預壓力機構為輸出軸7和活塞組件8提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件8的直線往復運動，最終形成良好的栗作用。
[0079]活塞組件8包括固定體24和活塞23，輸出軸7穿過固定體24與活塞23固接，活塞23底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜25，其通過螺釘固定在固定體24上，隔膜25將活塞23、栗腔與外界完全隔開，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果。由于制作隔膜25的材料彈性較好，在超磁致伸縮棒6收縮時，也可以增強活塞的回復力。除了使用增加隔膜25的方式進行密封，為了達到更好的密封效果，在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封。
[0080]如圖6和8所示，單向閥組件9包括進口單向閥37和出口單向閥38，兩者按相反的方向安裝在閥體39上，閥片26為懸臂梁式，依靠閥片26的彎曲和回復來實現閥口的開合。閥片26可以按照實際的使用要求設計成各種形狀，其安裝時，閥片26的懸臂端均是與進出口緊密接觸，以保證能快速開啟和關閉。單向閥組件9工作時，當閥片26兩側的壓力差達到閥片26的開啟壓力時，閥片26受到力的作用，發生彎曲偏轉，從而實現單向閥組件的開關。閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能。超磁致伸縮栗4的工作機理可概括如下:超磁致伸縮材料在變化的磁場中，會產生伸縮變形，進而帶動活塞做直線往復運動。活塞運動導致栗腔容積變化，使栗腔和外界產生壓力差，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0081]現在回到圖1，當超磁致伸縮栗4工作在大電流、高負載或者外界溫度本身比較高的情況下，驅動線圈12容易發生過熱，由于驅動線圈12和超磁致伸縮棒6之間的距離較小，驅動線圈12過熱會使得超磁致伸縮棒6變形，進而導致輸出流量變化較大，甚至發生斷流的情況，因此還設置有間接冷卻系統，其包括管式冷卻器27、小型冷卻風機28、冷卻入口 29和冷卻出口 30，同時將栗體設計為內栗體13和外栗體14的形式，內栗體13由導熱較好的軟磁材料制成，冷卻入口29設置在外栗體14的上部，在外栗體14的下部設置有冷卻出□ 30，管式冷卻器27集成在外栗體14的外表面上，冷卻入口 29直接與管式冷卻器27相連，冷卻出口 30通過小型冷卻風機28與管式冷卻器27相連，管式冷卻器27中的蛇形冷卻管內通入冷卻水。在超磁致伸縮栗4運行過程中，如果檢測到內栗體13內腔的空氣溫度值高于設定值Tl，小型冷卻風機28自動啟動，內栗體13內腔的熱量通過內栗體13的壁體導出至冷卻腔14，同時冷卻腔15內的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下循環冷卻，從而降低驅動線圈12的溫度。這種間接冷卻的好處是，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料。小型冷卻風機28的功率為250w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為10A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了40%。
[0082]在栗體的下方設置有底座31，底座31中設置有兩個應急冷卻出口32，在內栗體13的上部設置有應急冷卻入口 33。應急冷卻出口 32和應急冷卻入口 33內填充有低熔點物質，例如石蠟，其熔化溫度T2>T1，可根據實際需要配置不同熔點的物質，該低熔點物質中還摻入了適量的與栗體材料相同的軟磁材料。應急冷卻出口 32的截面設置成倒梯形狀，應急冷卻入口 33的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀，可有效防止石蠟未融化即掉落，且能保證石蠟熔化時能順利沿著設計的方向掉落。應急冷卻出口 32與設置在其下方的應急通風腔34相連通，應急通風腔34的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機28的入口管道相連通，另一端與排蠟口35連通。當內栗體13內腔的空氣溫度大于T2時，通過報警裝置(圖中未示出)發出報警，同時石蠟開始熔化，應急冷卻出口 32中融化后的石蠟落入應急通風腔34內，并順著斜面落入排蠟口 35，此時應急冷卻出口 32和入口 33因石蠟的熔化而被打開，由于T2大于Tl，此時小型冷卻風機28已經運行，內腔的熱空氣在小型冷卻風機28的帶動下直接進行循環冷卻。這種應急冷卻結構的優點是:不直接使用冷卻水，避免了漏水導致驅動線圈12短路的風險;在遇到較極端的高溫情況下(比如負載、電流擺動大)，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統。
[0083]排蠟口35的末端通過密閉件36密閉，密閉件36通過螺栓固定在底座31的底部。當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件36將石蠟排出。如圖7所示，栗體和底座31均由上下兩部分扣合而成，在栗停運時間段內(必要時也可以在線運行操作)，操作人員可以將栗體和底座31拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔15和應急通風腔34中殘留的石蠟。應急冷卻入口 33熔化后流入冷卻腔15中的石蠟只能在栗體拆卸后才能清理，但是考慮到石蠟熔化并非經常性事件而且冷卻腔15的容積要比應急通風腔34的容積大得多，實際運行中并不影響栗的正常運行。
[0084]優選地，如圖9所示，內栗體13的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件40，換熱件40整體呈圓臺狀，每個換熱件40的側面上設置有多個螺旋凸起41，相鄰兩個螺旋凸起41的螺旋方向相反，即前一個正旋，后一個反旋，。。。。這種特殊設計的換熱件40能有效增加空氣與內栗體13表面的湍流作用，以增加換熱效率。
[0085]在此實施例的機械手系統中，(I)結構簡單，通過采用外抓式手指作為搬運機器人的機械手爪，結構新穎、方便實用，能精準地控制供油壓力從而控制機械手的運動，且具有散熱條件良好，運行周期長，檢修方便等優點；(2)設計了一種新的預壓力施加機制，這種施加預壓力方式通過扣合槽的設計進一步降低了栗系統的集成重量，有利于輕量化；同時通過這種分等級的預壓力施加方式，操作人員能夠更方便快捷地找到自己所需預壓力對應的位置，可以方便地根據具體的電流大小和頻率大小來改變卡合的位置以改變預壓力的等級，而且預壓力機構為輸出軸和活塞組件提供了可靠的回復力，以更好地實現活塞組件的直線往復運動，最終形成良好的栗作用；(3)設計了獨特的間接冷卻系統，能有效防止冷卻水漏入內栗體13的內腔，防止驅動線圈12短路，同時栗體設計成中空的形式也能有效減輕栗的重量，節省軟磁材料，并采用了獨特的換熱件40來加強冷卻效果;小型冷卻風機28的功率為250w，超磁致伸縮棒6長度為150mm，驅動電流大小為10A，頻率為1HZ時，超磁致伸縮栗4的安全運行周期較未改造前增長了40%; (4)配套設計了應急冷卻系統，在遇到較極端的高溫情況下，石蠟才會融化從而啟動應急冷卻系統，正常情況下內腔是一個封閉的空間，較好地較小了漏磁(特別是在石蠟中摻入一定的軟磁材料時)，同時結構簡單成本較低，無需使用復雜且成本較高的電控式冷卻系統；(5)設計了新的動靜結合的栗密封裝置，在活塞23底部加裝了彈性薄膜材料制作的隔膜25，并且在單向閥的進出口位置、隔膜25的圓周上又采用O形橡膠密封圈進行填充密封，這種整體式密封方式可以達到非常好的密封效果，也可以增強活塞的回復力；(6)設計了適用的單向閥構件，閥片26采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，且經過三個小時保溫的時效處理，采用自然空氣冷卻的方式，極大地提高了其彈性性能，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動。
[0086]最后應當說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對本發明保護范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細地說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。
【主權項】
1.一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，包括驅動部件、傳動部件和手指部件，所述驅動部件通過傳動部件連接并驅動所述手指部件，所述驅動部件為液壓缸，所述手指部件包括至少兩根外抓式機械手指;所述液壓缸由供油栗供油。2.根據權利要求1所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，所述傳動部件為2個相互鉸接的板塊。3.根據權利要求2所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，2個所述傳動部件上均設置有滑槽。4.根據權利要求1所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，所述驅動部件的末端與2個傳動部件在同一點連接。5.根據權利要求1所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，所述供油栗為超磁致伸縮栗，所述超磁致伸縮栗整體豎直安裝，其包括栗體、超磁致伸縮棒、輸出軸、活塞組件、單向閥組件、加壓件、端蓋、驅動線圈、間接冷卻系統和應急冷卻系統，栗體包括內栗體和外栗體，內栗體和外栗體之間形成環形的冷卻腔;驅動線圈容納于所述內栗體的內腔中，超磁致伸縮棒安裝在所述驅動線圈的中軸線上;輸出軸的下端與超磁致伸縮棒的上端相連，輸出軸和栗體均由高磁導率的軟磁材料制成，且超磁致伸縮棒的長度與驅動線圈的長度相等;超磁致伸縮棒為圓棒狀，其制作材料包括稀土金屬鎮、鏑和過渡族金屬鐵； 所述外栗體向上延伸形成扣合體，輸出軸的下部水平固接有承接件，承接件和部分輸出軸容納于扣合體內，扣合體的壁體上以中軸線為中心對稱設置有2個扣合槽，每個扣合槽包括豎直布置的滑動槽、多個固定槽和多個水平布置的連接槽，所述滑動槽、連接槽和固定槽依次連通;所述加壓件通過彈簧與承接件相連，用于對超磁致伸縮棒施加預壓力，所述彈簧套裝在輸出軸上;所述加壓件的邊沿上以中軸線為中心對稱設置有2個與所述扣合槽配合使用的卡合部，其形狀和大小與固定槽的形狀和大小相匹配，當卡合部卡合在不同水平位置的固定槽時，超磁致伸縮棒獲得不同等級的預壓力;施加預壓力時將加壓件下壓，卡合部進入滑動槽中，水平轉動加壓件使得卡合部進入連接槽，當到達固定槽的對應位置時松開加壓件，卡合部在彈簧力的作用下卡合在所述固定槽中； 所述活塞組件包括固定體和活塞，輸出軸穿過固定體與活塞固接，活塞底部設置有一由彈性薄膜材料制作的隔膜，其通過螺釘固定在固定體上，隔膜將活塞、栗腔與外界完全隔開，同時用于超磁致伸縮棒收縮時增強活塞的回復力； 所述單向閥組件包括進口單向閥和出口單向閥，兩者按相反的方向安裝在閥體上，閥片為懸臂梁式，通過閥片的彎曲和回復來實現閥口的開合，閥片的懸臂端與進口或出口緊密接觸;所述閥片采用彈黃鋼片和鈹青銅作為制作材料，經過三個小時保溫的時效處理，并采用自然空氣冷卻的方式冷卻;所述超磁致伸縮棒在變化的磁場中產生伸縮變形，帶動活塞做直線往復運動，活塞運動導致栗腔容積變化，兩個單向閥在交變的壓力差驅動下，交替打開和關閉，起到了整流作用，最終實現液體介質的單向連續流動;單向閥的進出口、隔膜的圓周上均采用O形橡膠密封圈進行填充密封； 所述間接冷卻系統包括管式冷卻器、小型冷卻風機、冷卻入口和冷卻出口，內栗體由導熱的軟磁材料制成，冷卻入口設置在外栗體的上部，冷卻出口設置在外栗體的下部;所述管式冷卻器集成在外栗體的外表面上，冷卻入口直接與管式冷卻器相連，冷卻出口通過小型冷卻風機與所述管式冷卻器相連，管式冷卻器中的蛇形冷卻管內通入冷卻水;在超磁致伸縮栗運行過程中，當檢測到內栗體內腔的空氣溫度值高于設定值Tl時，小型冷卻風機自動啟動，內栗體內腔的熱量通過內栗體的壁體導出至冷卻腔，同時冷卻腔內的熱空氣在小型冷卻風機的帶動下進行循環冷卻，從而降低驅動線圈的溫度;所述小型冷卻風機的功率為170w，所述超磁致伸縮棒長度為150mm，驅動電流大小為4A，頻率為1HZ。6.根據權利要求5所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，所述應急冷卻系統包括應急冷卻入口、應急冷卻腔和2個應急冷卻出口，2個所述應急冷卻出口設置在栗體下方的底座中，應急冷卻入口設置在內栗體的上部;所述應急冷卻出口和應急冷卻入口內填充有低熔點物質，其熔化溫度T2>T1，該低熔點物質中還摻入了的與所述栗體材料相同的軟磁材料;所述應急冷卻出口的截面為倒梯形狀，應急冷卻入口的截面設置成由左至右漸縮的梯形狀;所述應急冷卻出口與設置在其下方的應急通風腔相連通，應急通風腔的下表面為斜面，其一端與小型冷卻風機的入口管道相連通，另一端與排蠟口連通；當內栗體內腔的空氣溫度大于Τ2時石蠟開始熔化，應急冷卻出口和入口因石蠟的熔化被打開，內腔的熱空氣在小型冷卻風機的帶動下直接進行循環冷卻;應急冷卻出口中融化后的石蠟落入應急通風腔內，并沿著斜面落入排蠟口 ；所述排蠟口的末端設置有密閉件，密閉件通過螺栓固定在底座的底部，當需要排蠟時，松開螺栓取下密閉件將石蠟排出；所述栗體和底座均由上下兩部分扣合而成，用于操作人員將栗體和底座拆卸下來重新填充石蠟，并清理掉應冷卻腔和應急通風腔中殘留的石蠟。7.根據權利要求6所述的一種具有高度可控性的機械手系統，其特征是，所述內栗體的外表面上還設置有多個向外凸起的換熱件，所述換熱件整體呈圓臺狀，每個換熱件的側面上設置有多個螺旋凸起，相鄰兩個螺旋凸起的螺旋方向相反。
【文檔編號】B25J15/08GK105856214SQ201610400667
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】董超超
【申請人】董超超