一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手的利记博彩app

本发明属于物料输送转移相关设备领域，更具体地，涉及一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手。

背景技术：

柔性曲面电子具有大面积、可变形、轻质和非平面等特点，具有平面硅基微电子/传感器无可比拟的优势，因而在航空航天、信息通信和健康医疗等领域已显示出巨大发展空间和应用前景。然而，在将譬如飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子进行转移时，往往需要将在平面基底上已预先处理的电子薄膜吸附后转移固定到目标曲面上，该工序直接影响到最终产品的质量可靠性，因而属于关键的制造环节之一。

目前的现有技术中，已经提出了一些用于面向芯片之类对象的拾取或贴放转移的方案，例如CN201420671749.4、CN200910272685.4等早期专利，然而这些方案并没有披露当贴放对象为曲面时应对如何进行针对性处置的解决方案；此外，现有技术中也提出了采用软性图章将薄膜吸附压印的方式，但实际测试表明，在转移过程中往往会导致过大的变形力，加剧柔性薄膜中电子器件的破裂，同时存在转移精度不足等问题。相应地，本领域亟需针对柔性薄膜从平面基底到目标曲面的转移过程提出更为妥善的解决方式，以满足目前日益提高的工艺要求。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，其中通过对该曲面变形机械手的整体构造组成进行重新设计，并对其关键部件如直线驱动组件、密封组件、可调式滑动组件等的具体结构及其安装设置方式做出进一步的改进，相应能够高效率实现柔性薄膜从平面基底转移到目标曲面的整体过程，同时具备结构紧凑、便于操控、高精度和对薄膜损害小等优点，并且在形成自由曲面时具备更多的适应性和自由调节能力。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手，该曲面变形机械手包括直线驱动组件、密封组件、气压组件和可调式滑动组件，其特征在于：

所述直线驱动组件包括安装柱和直线执行器，其中所述直线执行器的数量为多组，它们沿着竖直方向排列安装在所述安装柱上，并用于提供上下位移的驱动力；

所述密封组件整体设置在所述直线驱动组件的下部，并包括上连接板、下连接板、密封膜和透气膜，其中该上连接板与该下连接板呈上下联接安装的形式，并通过密封垫片执行两者之间的密封，所述直线执行器的末端则通过O型密封圈密封嵌合于该上连接板顶面的槽内部；此外，所述密封膜粘接在所述下连接板下端部的内侧环面，所述透气膜通过箍环固定在所述下连接板下端部的外侧环面，并使得所述上连接板、密封垫片、O型密封圈、下连接板以及密封膜共同围成第一腔室，同时使得所述密封膜与透气膜之间则形成第二腔室；

所述气压组件用于执行将所述第一腔室内部形成正压、将所述第二腔室内部形成负压的功能；以此方式，所述第二腔室内的负压使得处于所述密封组件最下端的所述透气膜执行柔性薄膜的吸附，所述第一腔室内的正压则配合所述直线执行器上下驱动所述密封膜与透气膜变形，由此进一步推动此密封膜与此透气膜发生曲面变形，相应使得机械手依次完成将柔性薄膜吸附及转印至目标曲面上对应位置点的过程；

所述可调式滑动组件用于对所述直线执行器彼此之间的相对位置进行调节。

通过以上构思，本发明可充分利用机械手所形成转移曲面上的多个点点的相对上下高低位置来近似模拟目标曲面的机理，相应以更高精度和更高效率执行整个柔性薄膜至目标曲面的转移过程：更具体而言，所述直线执行器譬如可成组使用，它们各自输出不同的直线位移，其上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，这样通过调节这些位置点的高度得以进一步调节下部曲面的变形；相应地，直线执行器各自伸出向下运动，戳动密封膜和透气膜变形，致使透气膜上吸附的柔性薄膜曲面变形；换而言之，当机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件向第一腔室填充正压气体，导致密封膜受压膨胀，接触透气膜并进一步迫使透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上，由此完成柔性薄膜最后的贴放；此外在此基础上，由于可调式滑动组件能够将多个直线执行器之间的位置按照需求进行灵活调整，相应使得直线驱动组件在形成自由曲面上可具备更多的适应性和调节能力，从而进一步确保顺利完成各类目标曲面的薄膜转移操作。

进一步优选地，所述直线执行器优选成组使用，它们各自输出不同的直线位移，由此通过上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，并通过调节这些位置点的高度以调节曲面变形的状态。更具体地，所述成组使用的直线执行器推杆各自伸出向下运动，戳动所述密封膜和所述透气膜变形，致使该透气膜上吸附的柔性薄膜曲面变形；此外，所述的直线执行器与所述密封膜相接触的推杆末端优选塞入具备一定弹性的半球形软塞头，相应使得机械手在戳动两层膜变形以及转移柔性薄膜到相应的目标曲面时有一定的缓冲能力。

进一步优选地，所述的密封膜与透气膜均为高弹性薄膜，固定在下连接板下端部的内外侧环面，两层膜之间形成了负压腔室。气压组件在所述的负压腔室通负压，以此，下表面的透气膜真空吸附柔性薄膜。

进一步优选地，机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件向正压腔室填充气体，正压腔室下的密封膜受压膨胀，接触透气膜并进一步迫使透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放。

作为进一步优选地，可调式滑动组件是对所述成组使用的直线执行器适用性调整的装置，并用于将这些直线执行器位置进行调整，使得直线驱动组件在形成自由曲面时具有更多的适应性和调整能力；其中直线执行器优选布置处于所述可调式滑动组件的同一平面框架结构内且其数量为五个，这些直线执行器优选采用中心对称方案进行布置，并包括位于平面正中央的第一执行器，以及位于平面四角且相互保持对称的第二执行器、第三执行器、第四执行器和第五执行器。是以，可调式滑动组件可相应调节中央的第一执行器与四周的第二执行器、第三执行器、第四执行器和第五执行器相互之间的位置布局。

作为进一步优选地，所述可调式滑动组件优选呈凸轮多滑块机构的形式，并包括平面框架结构、设置在该平面框架结构正中央的凸轮，以及分别位于该平面框架结构四角且相互保持对称的四个滑块，其中各个滑块各自安装在下方的直线导轨上，其朝向所述凸轮的前端安装有滚子以用于与该凸轮的高副相抵触连接，其背离所述凸轮的后段则设置有压缩弹簧以便执行与该凸轮之间的锁合；此外，上述凸轮、四个滑块分别用于对应嵌合安装五个所述直线执行器，由此使得这些直线执行器可根据需求进行各种位置布局的调整。

作为进一步优选地，所述凸轮的轮廓曲线中曲线线段的组成根据直线执行器设计数量而定，当直线执行器中心对称分布时，轮廓曲线优选圆周均布的规律设计，若此时直线执行器数量为五，优选采用呈4×90°圆周均布的曲线分布规律设计。

作为进一步优选地，所述透气膜上还优选集成有柔性传感器阵列，并用于检测所述透气膜对应于所测量位置的变形量。是以，当透气膜吸附柔性薄膜时，可以检测透气膜是否真空吸附好柔性薄膜；当直线执行器戳动密封膜连同透气膜变形时，可以监测透气膜是否达到相应的变形程度；当透气膜连同柔性薄膜压印到目标曲面上时，可以检测柔性薄膜最后的贴放情况。

作为进一步优选地，所述气压组件优选还包括气压传感器，并用于对所述第一腔室、第二腔室内的气压大小执行实时监测。

作为进一步优选地，整个曲面变形机械手转移柔性薄膜流程如下：曲面机械手移动到待转移柔性薄膜上方适当位置→气压组件向负压腔室制造负压→机械手向下接触柔性薄膜，真空吸附→柔性传感器检测到真空吸附好柔性薄膜→机械手向目标曲面上方转移→可调式滑动组件调整成组使用的直线执行器相对位置→机械手定位到目标曲面上方→直线执行器向下运动至适当的位置，戳动密封膜和透气膜主动变形，致使透气膜上吸附的柔性薄膜形成相应的变形曲面→柔性传感器检测透气膜变形程度→机械手向下运动，使得透气膜上的柔性薄膜变形点与目标曲面粘结→气压组件向正压腔室充气，气压传感器监测正压→密封膜、透气膜变形膨胀，连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放→监测的正压达到预定值，保持正压在预定值，柔性传感器检测到柔性薄膜贴附到目标曲面→正压腔室回复压力，负压腔室停止制造负压→机械手上升，移动到相应位置准备下一次的操作。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1、本发明中通过对曲面变形机械手的整体构造布局重新进行了设计，相应可充分利用机械手所形成转移曲面上的多个点点的相对上下高低位置来近似模拟目标曲面的机理，实际测试表明，与现有设备相比能够以更高精度和更高效率执行整个柔性薄膜至目标曲面的转移过程，并具备对薄膜损害小、在形成自由曲面时具备更多的适应性和自由调节能力等优点；

2、本发明中还对一些关键部件尤其如密封组件、可调式滑动组件等在具体结构和安装设置方式做出改进，相应能够在方便地执行柔性薄膜至目标曲面的整体转移过程的同时，还有助于确保直线执行器形成自由曲面的姿态调整精度和操作便利度，进而可进一步提高最终的定点转移效果；

3、按照本发明的曲面变形机械手结构紧凑、适应性强且精度高，并具备信号采集准确、便于操控和可靠性强等特点，因而尤其适用于各类柔性膜至目标曲面的转移及控制应用场合。

附图说明

图1是按照本发明优选实施方式所构建的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手的整体三维结构示意图；

图2是图1所示的本发明一个优选实施例机械结构爆炸图；

图3是按照本发明一个优选实施例所设计的密封组件的结构示意图；

图4是按照本发明一个优选实施例所设计的可调式滑动组件的结构示意图；

图5是用于示范性说明按照本发明的曲面变形机械手转移柔性薄膜的动作流程图；

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

10-直线驱动组件，11-安装柱，12-直线执行器，12a-第一执行器，12b-第二执行器，12c-第三执行器，12d-第四执行器，12e-第五执行器，13-软塞头；20-密封组件，21-上连接板，22-密封垫片，23-下连接板，24-密封膜，25-透气膜，26-O形密封圈，27-柔性传感器，28-箍环；30-气压组件，31-气压传感器；40-可调式滑动组件，41-凸轮，42-滚子，43-滑块，44-直线导轨，45-压缩弹簧，46-平面框架结构

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是按照本发明优选实施方式所构建的一种面向柔性薄膜转移的曲面变形机械手的整体三维结构示意图。如图1中所示，该曲面变形机械手主要包括直线驱动组件10、密封组件20、气压组件30和可调式滑动组件40等组成部件，下面将对其逐一进行详细解释说明。

直线驱动组件10可包括安装柱11和直线执行器12等组成单元，其中直线执行器12的数量为多组，它们沿着竖直方向排列安装在安装柱11上，并用于提供上下位移的驱动力。更具体地，如图2和4中所示，直线执行器12的数量优选被设计为5个，包括布置于可调式滑动组件40的平面框架结构46正中央的第一执行器12a，以及分别位于同一平面四角且相互保持对称的第二执行器12b、第三执行器12c、第四执行器12d和第五执行器12e。在使用时，这些直线执行器12可成组使用，用于产生直线运动，排列安装在安装柱11上，且推杆末端可塞入半球形软塞头13，是形成自由曲面的主要驱动机构。

作为本发明的关键改进之一，密封组件20整体设置在直线驱动组件10的下部，并可包括上连接板21、下连接板23、密封膜24和透气膜25等组成单元。更具体地，如图2和图3中示范性所示，譬如可采用O形密封圈26卡在上连接板21的矩形槽内部，使得直线执行器12穿过上连接板21处的间隙形成密封。上连接板21与下连接板23处的密封则依靠的是螺栓组件的预紧力致使密封垫片22发生的塑性变形。密封膜24与透气膜25均为高弹性薄膜，固定在下连接板23的下端部的内外侧环面，密封膜24胶粘在下连接板23下端部的内侧环面，透气膜25则依靠箍环28固定在下连接板23下端部的外侧环面。所述的上连接板21、密封垫片22、O形密封圈26与下连接板23、密封膜24之间形成第一腔室，所述的密封膜24与透气膜25之间形成第二腔室。气压组件30则在所述两个腔室内分别通正、负压。

继续参见图1、图2，机械手曲面变形的机理是控制曲面上有限个点的相对上下高低位置，来近似模拟目标曲面。优选地，物理实现采用成组排列的直线执行器拉动弹性薄膜某些位置点变形的方式。所述的直线执行器12成组使用，各自输出不同的直线位移，其上下高度不同的推杆末端位置点形成了曲面变形的控制点，通过调节这些位置点的高度以调节曲面的变形。更具体地，所述的成组使用的直线执行器12推杆各自伸出向下运动，戳动密封膜24和透气膜25变形，致使透气膜25上吸附的柔性薄膜曲面变形。所述的直线执行器12与密封膜24接触的推杆末端塞入半球形软塞头13，软塞头具有一定的弹性，使得机械手在戳动两层膜变形以及转移柔性薄膜到相应的目标曲面时有一定的缓冲能力。进一步优选地，成组使用的直线执行器12的排列方式可选择中心对称方式。

更具体地，当机械手转移柔性薄膜时，先将成组使用的直线执行器12控制变形的相应点定位粘结到目标曲面对应位置点上，完成柔性薄膜初步的贴放；气压组件30向正压腔室填充气体，正压腔室下的密封膜24受压膨胀，接触透气膜25并进一步迫使透气膜25连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放。

此外，参见图1和图2，气压组件30还可包括气压传感器31，能实时监测正压腔室或负压腔室内气压的大小，避免过大的正压或负压。

作为本发明的另一关键改进，上述机械手还包括可调式滑动组件40，其主要功能是用于对多个直线执行器12彼此之间的相对位置进行调节，由此使得它们的布局形式根据需求发生改变。按照本发明的一个优选实施例，具体如图4所述，当所述直线执行器12采用中心对称方案布置时，该可调式滑动组件40相应可以采用凸轮多滑块机构进行调整。更具体地，当五个直线执行器12呈中心对称排布，一个位居正方形中心，另外四个位居正方形四个顶点，五个直线执行器12相对位置调整方案可采用凸轮多滑块机构，并包括作为安装基础的平面框架结构46、设置在该平面框架结构正中央的凸轮41，以及分别位于该平面框架结构四角且相互保持对称的四个滑块43。其中，各个滑块43固定在下方的直线导轨44上，前方安装的滚子42与凸轮41高副连接，通过背后的锁合弹簧45实现与凸轮41的锁合。所述的凸轮41轮廓曲线规律优选可采用呈4×90°圆周均布。所述的滑块43譬如也采用沿着凸轮基圆圆周呈4×90°均布。所述的直线执行器12中的四个安装到滑块43上，其余一个安装在所述凸轮41的中心位置，通过凸轮41控制四个滑块43的升程与回程来控制四周直线执行器12b、12c、12d、12e与中心第一执行器12a的相对距离，进而完成布局设置及调整。

按照本发明的另一优选实施例，所述的透气膜25上优选还集成有柔性传感器27阵列，能实时检测透气膜25对应测量位置的变形量。具体而言，当透气膜25吸附柔性薄膜时，可以检测透气膜25是否真空吸附好柔性薄膜；当直线执行器12戳动密封膜24连同透气膜25变形时，可以监测透气膜25是否达到相应的变形程度；当透气膜25连同柔性薄膜压印到目标曲面上时，可以检测柔性薄膜最后的贴放情况。

下面将参照图5展示整个曲面变形机械手转移柔性薄膜流程。

按照工序进行列举说明的话，主要包括以下操作步骤：曲面机械手移动到待转移柔性薄膜上方适当位置→气压组件30向负压腔室制造负压→机械手向下接触柔性薄膜，真空吸附→柔性传感器27检测到真空吸附好柔性薄膜→机械手向目标曲面上方转移→可调式滑动组件40调整成组使用的直线执行器12相对位置→机械手定位到目标曲面上方→直线执行器12向下运动至适当的位置，戳动密封膜24和透气膜25主动变形，致使透气膜25上吸附的柔性薄膜形成相应的变形曲面→柔性传感器27检测透气膜变形程度→机械手向下运动，使得透气膜25上的柔性薄膜变形点与目标曲面粘结→气压组件30向正压腔室充气，气压传感器31监测正压→密封膜24、透气膜25变形膨胀，连同柔性薄膜压印到目标曲面上，完成柔性薄膜最后的贴放→监测的正压达到预定值，保持正压在预定值，柔性传感器27检测到柔性薄膜贴附到目标曲面→正压腔室回复压力，负压腔室停止制造负压→机械手上升，移动到相应位置准备下一次的操作。

综上，按照本发明的曲面变形机械手无论从整体构造设计、还是关键组件的结构组成及设置方式均面向曲面转移的特定应用场合进行了针对性设计。其中直线执行器各自输出不同的直线位移，是形成自由曲面的主要驱动机构；密封组件可配合直线执行器的运动，使得机械手依次实现对柔性薄膜执行高精度、高效率的吸附和贴放的功能；可调式滑动组件是用于对直线执行器进一步从空间位置上实现适用性调整，使得直线驱动组件在形成自由曲面时具有更多的适应性和调整能力。通过本发明，不仅能够实现对柔性薄膜的拾取、变形与贴放到曲面等复杂功能，而且具备结构紧凑、便于操控、转移精度高、适用范围广等优点，因而尤其适用于譬如飞行器智能蒙皮之类的柔性曲面电子的大规模工业制作用途。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。