(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210585277.X (22)申请日 2022.05.26 (71)申请人 中国第一汽车股份有限公司 地址 130011 吉林省长 春市长春汽车经济 技术开发区新红旗大街1号 (72)发明人 阮守新　李友力　高建昊　刘春柏　 邓志华　周利飞　刘敏　李赫　 朴金赫　连峰　 (74)专利代理 机构 长春吉大专利代理有限责任 公司 22201 专利代理师 崔斌 (51)Int.Cl. B25J 9/16(2006.01) B25J 19/02(2006.01) (54)发明名称 应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具 及其避障方法 (57)摘要 本发明属于汽 车技术领域， 具体的说是一种 应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具及其 避障方法。 抓具包括超声波避障装置、 气动部件、 绝缘部件、 夹紧部件和四角管型材； 所述绝缘部 件与四角管型材的中部固定连接； 所述超声波避 障装置固定在绝缘部件上； 所述四角管型材的四 个角上设置有气动部件； 所述气动部件上装配有 负责装夹工件的夹紧部件。 本发 明充分利用了超 声波避障装置的传播方向固定、 工作过程中有较 高的灵敏性的优点， 其可避免抓具与其他工装设 备发生碰撞， 同时采用 气动部件作为动力源， 对 环境无污染， 且气动装置的结构相较于液动装置 反应快、 寿 命长、 结构 简单， 柔性高于液动装置 。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 114952840 A 2022.08.30 CN 114952840 A 1.一种应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具， 其特征在于， 包括超声波避障装置 (1)、 气动部件(2)、 绝缘部件(3)、 夹紧部件(4)和四角管型材(5)； 所述绝缘部件(3)与四角 管型材(5)的中部固定连接； 所述超声波避障装置(1)固定在绝缘部件(3)上； 所述四角管型 材(5)的四个角上设置有气动部件(2)； 所述气动部件(2)上装配有负责装夹工件的夹紧部 件(4)。 2.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具， 其特征在于， 所述绝缘部件(3)包括第一法兰(31)、 绝缘支承柱(32)、 第二法兰(33)上和机械臂固定卡盘 (34)； 所述机械臂固定卡盘(34)与机械臂连接， 机械臂固定卡盘(34)通过第二法兰(33)与绝 缘支承柱(32)下端连接； 所述绝缘支承柱(32)的上端通过第一法兰(31)与四角管型材(5) 中部固定连接； 所述超声 波避障装置(1)设置在第一法兰(31)上。 3.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具， 其特征在于， 所述超声波避障装置(1)包括超声波发射装置(11)、 超声波接收装置(12)和晶振(13)、 信号 储存装置、 信号处理装置和PCB板； 所述超声波发射装置(11)、 超声波接收装置(12)和晶振 (13)、 信号储存装置和信号处理装置均与PCB板电连接； 所述超声波发射装置(11)， 用于向 目标位置发射超声波信号； 所述超声波接收装置(12)， 用于接收由目标位置反射的超声波 信号； 所述信号储存装置， 用于存储超声波信号； 所述信号处理装置， 用于处理信号储存装 置内储存的超声 波信号， 对反射信号与阈值进行对比， 决定是否执 行避障动作。 4.根据权利要求1所述的一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具， 其特征在于， 所述夹紧部件(4)包括上夹臂、 调整垫片(41)、 夹紧块(42)、 支撑块(43)、 定位片(44)、 调整 螺栓(45)和下夹臂(46)； 所述上夹臂与下夹臂(46)左侧通过铰轴 转动连接， 上夹臂下端通 过调整垫片(41)与夹紧块(42)螺栓连接； 所述下夹臂(46)上端通过调整垫片(41)与支撑块 (43)螺栓连接， 调整螺栓(45)可调节的连接在下夹臂(46)上； 所述定位片(44)通过调整垫 片(41)与下夹臂(46)连接， 且在工作时， 调整螺栓(45)顶部和定位片(44)侧边均与工件抵 触。 5.根据权利要求4所述的一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具， 其特征在于， 所述气动部件(2)包括第一气孔(21)、 第二气孔(22)、 活塞杆(23)、 铰链(24)、 缸体(25)和连 接件(26)； 所述缸体(25)通过连接件(26)与夹紧部件(4)的下夹臂(46)连接； 所述缸体(25) 上设有第一气孔(21)和第二气孔(22)； 所述活塞杆(23)滑动 连接在缸体(25)内部， 且活塞 杆(23)活动端通过铰链(24)与夹紧部件(4)的上夹臂转动连接 。 6.一种应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具的避障方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 步骤一、 使用数字孪生技术， 构建三维数模； 在超声波避障装置与抓具交互时于显示器 上实时显示 抓具工作状态及相对位置； 步骤二、 参数配置； 步骤三、 参数的继续配置； 步骤四、 参数 校准； 步骤五、 判断是否执 行避障动作。 7.根据权利要求6所述的一种应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具的避障方法，权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114952840 A 2其特征在于， 所述 步骤二的具体方法如下： 将一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具移向焊 台， 移动过程中超声波发射装 置(11)发射第一a超声波信号， 第一a超声波信号与障碍物反射后形成第一a反射信号， 所述 第一a反射信号 通过超声 波接收装置(12)进入信号处 理装置， 进行参数的初试设置与调试。 8.根据权利要求6所述的一种应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具的避障方法， 其特征在于， 所述 步骤三的具体方法如下： 所述超声波发射装置(11)发射第二a超声波信号， 若第二a反射信号在设定阈值范围内 则继续配置参数， 若第二a反射信号超过设定阈值， 则记录阈值 参数。 9.根据权利要求7所述的一种应用超声波避障装置的气压伺服柔性抓具的避障方法， 其特征在于， 所述 步骤四的具体方法如下： 在得到实际数据， 记录超声波发射装置(11)此时相对位置及参数后还需要使超声波避 障装置(1)在 初始位置及结束位置进行多次移动； 所述结束位置是指避障位置； 在移动过程中记录相关数据， 最终优化得出实 际工作时的安全阈值， 并取代设定阈值 将其储存至信号储 存装置； 在设定阈值及参数的同时， 对障碍物进行识别， 将数据传输 至计算机构建三维数模。 10.根据权利要求7所述的一种应用超声波避障装置的气压伺 服柔性抓具的避障方法， 其特征在于， 所述 步骤五的具体方法如下： 在工作时超声波发射装置(11)不断发出第一b反射信号， 并通过超声波接收装置(12) 接收第一b 反射信号， 使接 收到的第一b 反射信号与阈值进行对比， 若超出阈值范围则执行 避障动作， 若不超出阈值范围则继续工作； 若超出阈值范围超声波发射装置进一步发射一定次数的信号， 产生避 障动作， 若发射 一定次数的反射信号后在阈值内， 则继续工作， 若不在阈值内， 则通过三 维数模显示器向执 行人员发出异常信号； 所述三维数模显示器具有显示数字孪生体与气压夹紧曲线的功能， 所述气压夹紧曲线 所显示数据包括抓具工作时对被抓物体的夹紧力， 夹紧力达到预定值后， 机械臂执行工作 任务。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114952840 A 3