[發(fā)明專利]水壓驅(qū)動(dòng)式軟體機(jī)械手

在審

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• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108582141A
• 公開（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王滔;張雲(yún)策;朱世強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B25J15/06
• 分類號: B25J15/06;B25J15/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 忻明年

本發(fā)明公開了一種水壓驅(qū)動(dòng)式軟體機(jī)械手。本發(fā)明分為波紋管狀結(jié)構(gòu)和吸盤結(jié)構(gòu)，波紋管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)有第一空腔，吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有第二空腔，第一空腔通過水泵與第二空腔連接，第二空腔連通每一個(gè)吸盤，波紋管狀結(jié)構(gòu)與吸盤結(jié)構(gòu)緊貼在一起，其中波紋管狀結(jié)構(gòu)中的波紋部分與吸盤結(jié)構(gòu)中的吸盤部分相背，所述的波紋管狀結(jié)構(gòu)和吸盤結(jié)構(gòu)均由硅膠制成。本發(fā)明基于硅膠的軟體機(jī)械手，擁有良好的結(jié)構(gòu)性能，機(jī)械手整體硬度較高，能承受較高的內(nèi)部壓力，擁有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，利用特殊的結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)自我反饋控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軟體機(jī)械手，具體是一種水壓驅(qū)動(dòng)式軟體機(jī)械手。

背景技術(shù)

隨著工業(yè)自動(dòng)化和機(jī)械化的發(fā)展，傳統(tǒng)的剛性機(jī)械手和靈巧手等仿人手的機(jī)械裝置已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于人類的社會(huì)生活和生產(chǎn)之中，很大程度上解放了人的繁重勞動(dòng)。傳統(tǒng)剛性機(jī)械手適用于工業(yè)現(xiàn)場中結(jié)構(gòu)性的、重復(fù)的、較危險(xiǎn)的工作，并向著高定位精度、高靈活性以及高響應(yīng)速度等方向發(fā)展；靈巧手主要體現(xiàn)在具有較多的自由度和精確的力度位置控制上，為了保證被抓物體的安全和完整，對具有較多自由度的剛性靈巧手的控制是非常復(fù)雜的。隨著社會(huì)不斷的發(fā)展與進(jìn)步，人們在更多新的領(lǐng)域?qū)τ跈C(jī)械手有了新的要求，例如對海洋軟體生物的無損捕捉以及水下打撈等工作場景。在水下應(yīng)用場景中由于環(huán)境剛度較低而且涉及到機(jī)械手的防銹防水保護(hù)，傳統(tǒng)的剛性機(jī)械手很難與環(huán)境剛度相匹配，因此難以實(shí)現(xiàn)上述工作場景的工作要求。而靈巧手想要實(shí)現(xiàn)此類操作需要較高的硬件成本與十分復(fù)雜的控制系統(tǒng)，并且需要對整套系統(tǒng)做嚴(yán)密的防護(hù)，不利于推廣應(yīng)用。

目前已有一定針對軟體機(jī)械手的研究和應(yīng)用，主要針對于食品等易碎物品的抓取。現(xiàn)有的軟體機(jī)械手中有很大一部分采用了TPU材料直接3D打印制成，其表面硬度較高，難以抓取表面光滑物體，而且容易對待抓取物品造成損傷，并不算嚴(yán)格意義上的軟體機(jī)械手；另一部分的軟體機(jī)械手采用各類硅膠注塑成型，其內(nèi)部能承受的壓力有限且?guī)ж?fù)載能力較低。因此，現(xiàn)有的軟體機(jī)械手限于本身的結(jié)構(gòu)性能，并未大面積推廣應(yīng)用。而且現(xiàn)在的軟體機(jī)械手多采用氣動(dòng)，難以適應(yīng)水下的工作環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種水壓驅(qū)動(dòng)式軟體機(jī)械手。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為：

本發(fā)明分為波紋管狀結(jié)構(gòu)和吸盤結(jié)構(gòu)，波紋管狀結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)計(jì)有第一空腔，吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有第二空腔，第一空腔通過水泵與第二空腔連接，第二空腔連通每一個(gè)吸盤，波紋管狀結(jié)構(gòu)與吸盤結(jié)構(gòu)緊貼在一起，其中波紋管狀結(jié)構(gòu)中的波紋部分與吸盤結(jié)構(gòu)中的吸盤部分相背，所述的波紋管狀結(jié)構(gòu)和吸盤結(jié)構(gòu)均由硅膠制成。

進(jìn)一步說，波紋管狀結(jié)構(gòu)與吸盤結(jié)構(gòu)緊貼在一起的結(jié)合方式采用凹凸臺(tái)階方式。

本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有有益的效果是：

一，在澆注過程中選用了硬度較高的硅膠，在手指粘接處設(shè)計(jì)了臺(tái)階狀結(jié)構(gòu)來提升手指的粘接強(qiáng)度，可保證手指至少可以承受200kpa的內(nèi)部壓力，彎曲角度可達(dá)180°，在150kpa的內(nèi)部壓力下可持續(xù)作業(yè)。

二，由于選用硅膠硬度較高和結(jié)構(gòu)性能良好，此軟體機(jī)械手在可以承受較高內(nèi)部壓力的同時(shí)也擁有較高的帶負(fù)載能力，單根手指在90°彎曲時(shí)負(fù)載能力在500g以上。

三，在此軟體機(jī)械手的一側(cè)設(shè)計(jì)有若干真空吸盤，可有效提升吸附能力，增強(qiáng)對光滑物體的抓取能力。

四，吸盤部分的腔道和波紋管狀的腔道相連，用水泵從吸盤腔道抽水壓入波紋管狀部分。當(dāng)吸盤已經(jīng)吸附在待抓取物品表面時(shí)，水泵會(huì)停止向波紋管狀部分充水，手指將停止繼續(xù)彎曲，實(shí)現(xiàn)自反饋控制。

五，采取水壓驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)介質(zhì)在水下工作環(huán)境中易于取得，而且不會(huì)造成環(huán)境污染。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。