[實用新型]基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手

有效

• 申請號: 201420030085.3
• 申請日: 2014-01-18
• 公開（公告）號: CN203665546U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 周正林;張凌志;周越
• 申請（專利權）人: 黑龍江工程學院
• 主分類號: B25J15/12
• 分類號: B25J15/12;B25J9/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手，屬于機器手技術領域。

背景技術

傳統通用機器手都是由多個獨立活動關節構成的擬人多指機器手，需要大量的復雜結構和計算，從而導致了其相應的高成本，同時，由于受到計算速度的限制，傳統機器手不但抓取動作緩慢且不能完全適應目標物體的形狀，抓取效率低，甚至有可能損壞目標物體。

發明內容

本實用新型的目的是為了解決上述現有技術存在的問題，即傳統通用機器手都是由多個獨立活動關節構成的擬人多指機器手，需要大量的復雜結構和計算，由于受到計算速度的限制，傳統機器手不但抓取動作緩慢且不能完全適應目標物體的形狀，抓取效率低，甚至有可能損壞目標物體。進而提供一種基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手?。

本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手，包括：剛性托、球狀彈性薄膜、顆粒物、濾網和基座，所述基座的下端與剛性托的上端固定連接，球狀彈性薄膜的上部開口夾持在基座與剛性托之間，球狀彈性薄膜內裝有顆粒物，基座內的空腔下端固定有濾網，基座內的空腔與球狀彈性薄膜的內部相通，基座內的空腔上部分別設有進氣口和抽氣口。

本實用新型是被動式通用機器手，它利用不隨溫度變化而發生“類液態”到“類固態”轉換的顆粒物質實現抓取和釋放。該機器手利用三種操作方式：1、表面接觸的靜摩擦力；2、通過捕捉、貼合物體來進行幾何形狀約束；3、當緊密貼合物體的一部分表面時進行真空抽氣。靜摩擦力是由真空狀態發生時薄膜的輕微體積收縮造成的，這反過來，導致了合適的抓取力產生。

本實用新型由大量的小顆粒物質包裹在一個球狀彈性膜中，利用空氣正壓-負壓的組合迅速地抓取和釋放普通機器手難以抓取的物體，例如扁平的、柔軟的、幾何形狀復雜的物體等。在抓取物體時，機器手首先保持松弛狀態并被動地貼合被抓取物體的輪廓形狀，然后利用空氣負壓硬化，將物體緊緊地包裹在彈性膜的內表面，從而抓取物體；在需要釋放物體時，利用空氣正壓則可以使機器手返回到原狀態以達到釋放物體的目的。

本實用新型只需在一個球狀彈性薄膜里填充小顆粒物即可以產生抓取的動作，不需要有電機、線纜和鉸鏈，與傳統機械手相比具有形狀適應性強、控制簡單、可靠性高、執行效率高以及成本低等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手的結構示意圖；

圖2為機器手抓取正方形物體的示意圖；

圖3為機器手抓取幾何形狀物體的示意圖；

圖4為機器手抓取圓形物體的示意圖；

圖5為機械手被裝在一個商用機器臂上的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明：本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本實用新型的保護范圍不限于下述實施例。?

如圖1所示，本實施例所涉及的一種基于小顆粒物真空狀態轉換的被動式通用機器手，包括：剛性托1、球狀彈性薄膜2、顆粒物3、濾網4和基座5，所述基座5的下端與剛性托1的上端固定連接，球狀彈性薄膜2的上部開口夾持在基座5與剛性托1之間，球狀彈性薄膜2內裝有顆粒物3，基座5內的空腔下端固定有濾網4，基座5內的空腔與球狀彈性薄膜2的內部相通，基座5內的空腔上部分別設有進氣口6和抽氣口7。

所述球狀彈性薄膜2為乳膠氣球。

所述顆粒物3為磨碎的咖啡，粒度為0.5~2mm。

機器手只需要在一個球狀彈性薄膜里填充小顆粒物即可以產生抓取的動作（磨碎咖啡和乳膠氣球），不需要有電機、線纜和鉸鏈。

機械手被裝在一個商用機器臂上（見圖5），用一個剛性托半包著，另外還有一個抽氣口和空氣過濾裝置。這一設計的主要好處是它的機器結構簡單。這種結構導致它低成本和容易制造。剛性托是一個重要的設計要素，因為它能輔助機器手指向被抓去對象，并且可以增加與物體之間的垂直接觸面積以加強抓取效果。

乳膠氣球被夾在基座和剛性托之間以達到氣密密封的目的，乳膠氣球的厚度小于0.33毫米，其內部填充了350立方厘米容量的磨碎咖啡豆顆粒。在這個容積狀態下，機器手是剛好充滿的但是乳膠氣球沒有發生形變，因此，機器手可以在松弛狀態容易變形。機器手的形狀近似一個半徑為43mm球形。咖啡顆粒的低密度是有利的，因為這種材料可以大量使用同時避免像沙子那樣的材料因為自重而影響抓取力或者使球膜變形。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，這些具體實施方式都是基于本實用新型?整體構思下的不同實現方式，而且本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。因此，本實用新型的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。