CN107932531A - 主动适应可变刚度软体机械抓手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动适应可变刚度软体机械抓手，包括抓手座、可被控制弯曲的抓手指和用于适形贴附并夹紧于被抓取物表面的抓取囊；所述抓取囊内部填充有颗粒物且抓取囊上设置有用于控制抓取囊内部真空度进而控制颗粒物整体塑形并适形夹紧被抓取物的第一通气口，所述抓手指为多个并固定于抓手座，所述抓取囊位于多个抓手指形成抓握空间内且抓取囊的外壁与抓手指弯曲内侧面贴附固定；能够对自身进行主动调整可以很大程度上改善机器人末端执行器的适应性和灵活性，大大提高抓取性能，抓取负载大且稳固性好，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，具体涉及一种主动适应可变刚度软体机械抓手。
背景技术
机器人抓手作为机器人与环境进行交互作用的末端执行器，对于提高机器人的作业水平和工作效率有重要意义，机器人抓手的灵活性和适应性是衡量机器人抓手设计水平的重要标志；现有的机器人末端执行器大多为刚性结构，适应性较差，因此出现了多模块可变刚度机械抓手，而多模块可变刚度机械抓手与刚性机械抓手最大的区别就是本体材料是柔软性的，由于软组织材料比刚性材料具有更加复杂多变的响应特性，这带来了功能上的灵活性和易顺应性，而现有技术的柔性执行器虽然具有适形抓取物体的能力，但缺乏主动改变自身结构和特性的功能，大大限制了抓取性能，抓取负载小且稳固性差，适用范围小。
因此，为解决以上问题，需要一种主动适应可变刚度软体机械抓手，能够对自身进行主动调整可以很大程度上改善机器人末端执行器的适应性和灵活性，大大提高抓取性能，抓取负载大且稳固性好，适用范围广。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供主动适应可变刚度软体机械抓手，能够对自身进行主动调整可以很大程度上改善机器人末端执行器的适应性和灵活性，大大提高抓取性能，抓取负载大且稳固性好，适用范围广。
本发明的主动适应可变刚度软体机械抓手，包括抓手座、可被控制弯曲的抓手指和用于适形贴附并夹紧于被抓取物表面的抓取囊；所述抓取囊内部填充有颗粒物且抓取囊上设置有用于控制抓取囊内部真空度进而控制颗粒物整体塑形并适形夹紧被抓取物的第一通气口，所述抓手指为多个并固定于抓手座，所述抓取囊位于多个抓手指形成抓握空间内且抓取囊的外壁与抓手指弯曲内侧面贴附固定。
进一步，所述抓手指为三个且与抓取囊配合形成三棱锥结构。
进一步，所述抓手指包括条形囊、贴附固定于条形囊弯曲内侧面不可伸缩的限制带和用于缠绕条形囊与限制带的束缚线，所述条形囊的端部设置有用于通过向条形囊内腔充放气进而控制抓手指弯曲的第二通气口。
进一步，所述条形囊的断面为圆弧形。
进一步，所述抓手座为圆筒座，三个抓手指的一端分别沿圆周方向均匀间隔固定于圆筒座的下端，所述第一通气口和第二通气口分别连通设置有均向上穿出圆筒座内腔的通气管。
进一步，所述圆筒座的上端外圆沿径向向外延伸形成用于安装机械抓手的安装法兰。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种主动适应可变刚度软体机械抓手，抓取时，气泵通过第一通气口对抓取囊进行抽真空后，大气压强对于抓取囊产生压力，抓取囊收缩使抓取囊内部的颗粒物互相挤压、摩擦从而使抓取囊产生一定的刚度(主要是增大刚度，增加抓取力)，同时保持一定的形状，产生较大的适形贴服于被抓取物表面的抓紧力，使得抓握空间内侧牢固抓紧，同时结合抓手指在抓握空间外侧形成牢固的抓紧，利于抓取囊形成有效包裹；当抓取动作完成后，外部气泵通过第一通气口对抓取囊进行适当充气使其内部保持合适的气压，使内部填充的颗粒能够***使整个抓取囊部分刚度变低，同时释放抓手指抓取，恢复柔性，进行下一次抓取。传统的气动软体抓手缺少变刚度结构使其抓取物体时很难保持很大的抓取力，本发明在抓取物体后能够保持较大的刚度，提供较大的抓取力从而可以抓握更重的物体；其它采用颗粒干扰的变刚度机械抓手在抓取物体时抓手是被动适应，缺少主动适应被抓取物体的过程，这使得被抓取物体的受力面积减小，受力不均匀，极大的影响抓取效果，本发明为主动适应的软体机械抓手，可以主动贴合适应不规则物体的表面特征进行抓取。本抓手由软体硅胶制成，同时囊体内部的颗粒在抓取时具有流动性，这种特征在抓手抓取易碎物品和活体动植物时可以极大程度的保护被抓取物品不受抓取力的破坏，保证被抓取物体的安全。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明中的抓手指结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为本发明的剖视图，图3为本发明中的抓手指结构示意图，如图所示，本实施例中的主动适应可变刚度软体机械抓手，包括抓手座1、可被控制弯曲的抓手指2和用于适形贴附并夹紧于被抓取物表面的抓取囊3；所述抓取囊3内部填充有颗粒物4且抓取囊3上设置有用于控制抓取囊3内部真空度进而控制颗粒物4整体塑形并适形夹紧被抓取物的第一通气口，所述抓手指2为多个并固定于抓手座1，所述抓取囊3位于多个抓手指2形成抓握空间内且抓取囊3的外壁与抓手指2弯曲内侧面贴附固定；抓取囊3为柔性囊体，其中的颗粒物4可为如橡胶颗粒、塑胶颗粒、pvc颗粒等，当然，第一通气口对颗粒物具有过滤功能，抓取囊3的第一通气口与气泵连通；抓取时，气泵通过第一通气口5对抓取囊3进行抽真空后，抓取囊3收缩使抓取囊3内部的颗粒物4互相挤压、摩擦从而使抓取囊3产生一定的刚度，同时保持一定的形状，产生较大的适形贴服于被抓取物表面的抓紧力，使得抓握空间内侧牢固抓紧，同时结合抓手指2在抓握空间外侧形成牢固的抓紧，同时利于抓取囊3形成有效包裹，利于抓取更牢固；当抓取动作完成后，外部气泵通过第一通气口5对抓取囊3进行适当充气使其内部保持合适的气压，使内部填充的颗粒能够***使整个抓取囊3部分刚度变低，同时释放抓手指2抓取，恢复柔性，进行下一次抓取；所述抓手指2可采用现有技术中能够实现本发明目的的所有抓取结构，在此不再赘述。
本实施例中，所述抓手指2为三个且与抓取囊3配合形成三棱锥结构；利于被抓取物受力稳定，并且便于抓取。
本实施例中，所述抓手指2包括条形囊6、贴附固定于条形囊6弯曲内侧面不可伸缩的限制带7和用于缠绕条形囊6与限制带7的束缚线8，所述条形囊6的端部设置有用于通过向条形囊6内腔充放气进而控制抓手指2弯曲的第二通气口；所述条形囊6通过气体驱动其进行弯曲，条形囊6的结构为一个可充气的长条形软体硅胶结构，通过第二通气口与气泵相连进行充气，一个软体气囊结构充气时会呈现象气球一样的膨胀状态，为了使其产生预期的变形状态在其底部加装不可伸长的限制带7，如带状布，然后再外部按一定规则缠绕不可产生伸长的束缚线8限制气囊充气时产生固定方向的弯曲运动，进而产生抓手指2弯曲，柔性结构，重量轻，利于与抓取囊3配合，使得抓取力灵活且牢固，适用性广。
本实施例中，所述条形囊6的断面为圆弧形；可优选为半圆形，充气后弯曲效果好，抓取力大，并且利于与抓取囊3固定配合；且所述抓手指2外套一层薄硅胶壳13进行覆盖固定。
本实施例中，所述抓手座1为圆筒座，三个抓手指2的一端分别沿圆周方向均匀间隔固定于圆筒座的下端，所述第一通气口5和第二通气口9分别连通设置有均向上穿出圆筒座内腔的通气管；如图所示，与第一通气口5对应的通气管10为一根，与第二通气口9对应的通气管11为三根，第一通气口5和第二通气口9分别通过通气管与气泵连通，结构简单、紧凑，外形美观。
本实施例中，所述圆筒座的上端外圆沿径向向外延伸形成用于安装机械抓手的安装法兰12；所述安装法兰上设置有螺纹孔，用于将机械抓手螺栓固定于机械臂上，安装方便，固定稳定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：包括抓手座、可被控制弯曲的抓手指和用于适形贴附并夹紧于被抓取物表面的抓取囊；所述抓取囊内部填充有颗粒物且抓取囊上设置有用于控制抓取囊内部真空度进而控制颗粒物整体塑形并适形夹紧被抓取物的第一通气口，所述抓手指为多个并固定于抓手座，所述抓取囊位于多个抓手指形成抓握空间内且抓取囊的外壁与抓手指弯曲内侧面贴附固定。
2.根据权利要求1所述的主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：所述抓手指为三个且与抓取囊配合形成三棱锥结构。
3.根据权利要求2所述的主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：所述抓手指包括条形囊、贴附固定于条形囊弯曲内侧面不可伸缩的限制带和用于缠绕条形囊与限制带的束缚线，所述条形囊的端部设置有用于通过向条形囊内腔充放气进而控制抓手指弯曲的第二通气口。
4.根据权利要求3所述的主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：所述条形囊的断面为圆弧形。
5.根据权利要求3所述的主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：所述抓手座为圆筒座，三个抓手指的一端分别沿圆周方向均匀间隔固定于圆筒座的下端，所述第一通气口和第二通气口分别连通设置有均向上穿出圆筒座内腔的通气管。
6.根据权利要求5所述的主动适应可变刚度软体机械抓手，其特征在于：所述圆筒座的上端外圆沿径向向外延伸形成用于安装机械抓手的安装法兰。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180420 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |