[發明專利]吞噬型抓取傳送一體化柔性機器人

有效

• 申請號: 201711365379.6
• 申請日: 2017-12-18
• 公開（公告）號: CN107891419B
• 公開（公告）日: 2023-06-20
• 發明（設計）人: 姚建濤;陳新博;李海利;曹開彬;許允斗;曹明;趙永生
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J15/02
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙) 13116
• 代理人: 崔鳳英

一種吞噬型抓取傳送一體化柔性機器人，其主要包括機架、收集箱、驅動裝置、柔性機械臂以及末端抓取器。其中，收集箱和由電機、繞線軸、氣泵、驅動繩索以及氣管組成的驅動裝置設在機架內，由機架連接盤、彈簧、中間連接盤、驅動繩索、末端連接盤A和末端連接盤B組成的柔性機械臂一端固定在機架上另一端與由夾具和氣囊組成的末端抓取器相連。本發明的咬合型抓取機器人，既能夠以柔順的機械臂運行在非結構任務空間中，又能實現散狀物體的抓取，還能夠利用自身內部管道實現物體的傳送，從而提高機械臂的抓取和傳送能力，使連續型機器人具有抓取、傳送一體化功能，簡化了工作程序，也使機械臂具有更多的工作自由度和更高的工作效率。

技術領域

本發明涉及一種機器人。

背景技術

傳統的工業機器人大都由剛性結構組成，能夠快速、精確、重復地執行任務，已在制造、裝配、物流等領域發揮重要作用，此類機器人通常是通過機械手爪將抓取物體，然后移動至目標位置來實現工作，難以適應非結構化的復雜環境。隨著機器人技術的發展，下一代的機器人將具有更好的柔順性。連續型機器人具有高度可變形的結構，可利用結構的可變形性來適應非結構化環境，具有環境適應性強的特點。

連續型機器人屬于超冗余自由度結構體，其運動主要通過彈性變形實現，運動形式多表現為空間的伸縮及各向彎曲變換，這類柔性機械臂大多通過末端手爪或者利用自身柔性機械臂來實現物品的抓取。2011年,德國費斯托公司根據象鼻的特點設計出來的“仿生操作助手”,它可以利用自身臂體平穩地卷起重物,原理在于它的每一節椎骨可以通過氣囊的壓縮和充氣進行深展和收縮；2016年，中國專利CN205363953U公開了一種基于輪輻驅動的柔性機械臂，該機械臂的末端執行器是一個機械手爪。這類柔性機械臂都能實現物品的抓取，但能夠實現散狀物料抓取并進行傳送的柔性機械臂卻并不多見。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能夠實現散狀物料抓取、傳送一體化的吞噬型抓取傳送一體化柔性機器人。

本發明主要包括機架、收集箱、驅動裝置、柔性機械臂以及末端抓取器。其中，收集箱和由電機、繞線軸、氣泵、驅動繩索以及氣管組成的驅動裝置設在機架內，由機架連接盤、彈簧、中間連接盤、驅動繩索、末端連接盤A和末端連接盤B組成的柔性機械臂一端固定在機架上，另一端與由夾具和氣囊組成的末端抓取器相連，其具體結構如下：框架形機架有一個面設有平板，該平板與機架內所設的有出料口的收集箱的一個箱板平行，該箱板中部設有通孔，其與橡膠軟管管道一端固連，最好通過帶有緊固圈的法蘭相連，該管道穿過機架平板中心通孔伸到機架外，管道的另一端與末端連接盤A相連。在機架平板與連有管道的箱板之間設有與兩者平行的中間平板，其上設有與管道對應的中心通孔，在中間平板朝向機架平板一側固定有繞管道周向均布的4個電機和2個以管道軸線為對稱的氣泵。在每臺電機輸出軸上各設一個繞線軸，該繞線軸上設有一端與其相連并繞在其上的驅動繩索，每根驅動繩索各自穿過機架平板及其外壁上機架連接盤對應的通孔伸至機架外，驅動繩索另一端分別與管道另一端所設的末端連接盤A相連。與兩臺氣泵相連的橡膠軟管即氣管，其也穿過機架平板及其外壁上機架連接盤對應的通孔伸至機架外，另一端置于末端連接盤A對應的通孔即氣孔內并固連。所述機架連接盤是由設中心通孔的圓盤及設在中心通孔一側與其垂直相連的圓環即凸環組成的，其圓盤上除設有驅動繩索與氣管穿過的通孔外還設有連接通孔，穿過連接通孔的螺栓將其固定在機架平板上。末端連接盤A其也是由設中心通孔的圓盤及設在中心通孔一側與其垂直相連的圓環即凸環組成的，在末端連接盤A和機架連接盤之間的管道外套有間斷的N個(根據管道長度及抓取的物體不同而異)環形中間連接盤，該中間連接盤是由設中心通孔的圓盤及設在中心通孔兩側與其垂直相連的圓環即凸環組成的，在每個中間連接盤圓盤上均設有驅動繩索與氣管穿過的通孔，每個中間連接盤兩側的凸環上各固定有一個套在管道外的彈簧，共N+1個彈簧，彈簧另一端或與另一個中間連接盤固連，或與機架連接盤的凸環固連，或與末端連接盤A的凸環固連。末端連接盤A外面設有與其對應的末端連接盤B，末端連接盤B也是由設中心通孔的圓盤及設在中心通孔一側與其垂直相連的圓環即凸環組成的，管道外管壁直徑與末端連接盤A中心通孔內徑相對應，兩者固連；管道內徑與末端連接盤B中心通孔內徑相對應。末端連接盤A和末端連接盤B設有對應的連接通孔，穿過兩者連接通孔的螺栓將兩者相連。末端連接盤B上設有與末端連接盤A對應的氣孔，每個氣孔各與一個波紋管式氣囊一端相連，兩氣囊自由端各由平板封閉，最好在每個氣囊上設有加強筋，其有一個與氣囊中部相連的方環，該方環與一半圓弧形支桿相連，支桿兩端與末端連接盤B凸環相連。夾具是由可開合的兩半組成，每半夾具均有一個圓弧形鋼條夾爪，兩夾爪相對的一側呈鋸齒形并相互嚙合，兩夾爪相反的一側各與1/4球形布的一個邊固連，該1/4球形布的另一個邊則固連在末端連接盤B凸環上。所述夾爪兩端分別鉸接在末端連接盤B凸環上。