[發明專利]一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手模具及制備方法

有效

• 申請號: 201711397994.5
• 申請日: 2017-12-21
• 公開（公告）號: CN108247926B
• 公開（公告）日: 2019-12-03
• 發明（設計）人: 莊哲明;劉雨鑫;王福軍
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B29C39/26
• 分類號: B29C39/26;B29C39/10;B29C69/00
• 代理公司: 12214 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王秀奎<國際申請>=<國際公布>=<進入

本發明公開了一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手模具及制備方法，模具包括模具主體、端蓋、通氣塞、第一氣腔成型底板、第一氣腔成型桿、第二氣腔成型底板、第二氣腔通氣桿、后粘結件模具、后粘結件模具壓板，不可延伸層粘合模具和不可延伸層粘合模具壓板，本技術方案采用Exoflex?20硅膠溶液配合專用模具進行機械手指的制備，并對制備方法進行了探索與改進，得出了凱夫拉線效率最佳的纏繞間距，克服了具有復合半圓柱腔結構的第二氣腔的不易成型的問題。

技術領域

本發明屬于軟體機器人領域，尤其是一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手模具及制備方法。

背景技術

隨著對機器人抓取的精度和廣泛適用度的要求日益升高，機器人所要操作的對象也從規則、結構化、剛性操作對象轉向混亂或非結構化領域。傳統機器人機械手夾爪所使用的剛性、低自由度末端執行機構通常慣量較大且成本較高，能執行的動作類型有限，安全系數低、環境適應性差、可靠性低、傳動效率低下、噪聲大，在非結構化和高度擁擠的環境中常會遇到困難，已經不能滿足某些空間、結構受限，環境復雜、多變，操作對象結構多樣化要求。

由軟體基礎材料構成的仿生軟體機器人具有柔性表面和超冗余度，可以利用仿生靜水骨骼結構或肌肉型靜水骨骼結構實現較大范圍內形狀、尺寸精確改變，針對操作對象、工作環境、機體自由度以及機器能耗與成本方面有很大提高。尤其在偵察、探測、救援及醫療等領域都有廣闊的應用前景。針對傳統剛性機器人的不足以及新型柔性仿生機器人的發展需求，研究者提出將現有柔性機器人進一步發展并拓展到傳統機械手所不能實現的精確柔性抓取領域。使機械手具有無限自由度和分布式連續變形能力，可以通過柔順變形的方式與障礙物相容，這樣可以大幅降低接觸力，從而搬運柔軟和易碎的物品。

發明內容

本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手模具及制備方法。

為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手模具，包括模具主體、端蓋、通氣塞、第一氣腔成型底板、第一氣腔成型桿、第二氣腔成型底板、第二氣腔通氣桿、后粘結件模具、后粘結件模具壓板，不可延伸層粘合模具和不可延伸層粘合模具壓板，模具主體為一端封閉一端開放的槽體結構，內部為弧形槽，槽體封閉一端設置有通氣桿孔，槽體開放一端與端蓋第一相連接，在槽體的上方設置第一氣腔成型底板和第二氣腔成型底板，所述第二氣腔成型底板上等距設置半圓柱體，半圓柱體上設置貫氣孔，弧形槽中部設置通氣塞槽，通氣塞設置于通氣塞槽上，通氣塞將弧形槽與第一氣腔成型底板、第二氣腔成型底板圍成的內腔空間分為第一腔體和第二腔體，所述第一氣腔成型桿穿過端蓋伸入第一腔體內，第二氣腔通氣桿穿過通氣桿孔伸入第二腔體內且貫穿第二氣腔成型底板的各半圓柱體(通氣桿穿過各貫氣孔)。

在上述技術方案中，所述通氣塞由扇形部、扇翼部和通氣管構成，扇翼部設置于扇形部的兩側，在扇形部頂部設置通氣孔，扇形部底部設置通氣管，通氣孔與通氣管相連通。

在上述技術方案中，所述后粘結件模具用于在第二氣腔的半圓柱體氣腔上部形成粘結層。

在上述技術方案中，所述后粘結件模具壓板設置于后粘結件模具上，用于壓蓋后粘結件模具進行密封。

在上述技術方案中，所述不可延伸層粘合模具用于在仿生機械手的底部形成不可延伸層。

在上述技術方案中，所述不可延伸層粘合模具壓板設置于不可延伸層粘合模具上，用于壓蓋不可延伸層粘合模具進行密封。

在上述技術方案中，所述第二氣腔成型底板上的半圓柱體的數量為6-8個，寬度為1.8-2mm，間距為1.8-2mm。

在上述技術方案中，所述第一氣腔的截面半徑為5-6mm，第一氣腔的長度為35-40mm。

一種氣壓驅動軟柔混合仿生機械手的制備方法，依次按照主體制作、第二氣腔密封、不可延伸層粘合和凱夫拉線包裹四個步驟進行：