[發明專利]一種變剛度三指軟體機器人

有效

• 申請號: 201810725771.5
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108858269B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 孫濤;韓天宇;宋軼民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J15/10
• 分類號: B25J15/10;B25J15/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

本發明公開了一種變剛度三指軟體機器人,其中每個軟體手指由氣體驅動產生彎曲和變剛度的效果，由上到下主要由驅動層、不可延展層和變剛度層組成。驅動層由多個相連通的氣囊組成，可在正壓情況下產生彎曲效果。不可延展層主要由內部鑲嵌網格布的硅膠基體組成，可在彎曲變形時限制軟體手指的拉伸變形。變剛度層內部設置有依次層疊分布的人造鱗片，可在負壓情況下相互壓緊產生由柔轉剛的效果。軟體手主要利用模具澆筑成型，部分結構可利用3D打印技術制造。本發明在保證抓取速度的同時，實現了對生產對象的無傷抓取。

技術領域

本發明涉及一種軟體手指，特別是涉及一種氣動變剛度軟體手指，以及將所述手指組裝的變剛度三指軟體機器人。

背景技術

受到軟體生物杰出的環境適應能力啟發，近年來形成了一種共識，那就是解決機器人環境適應性，交互友好性，行動安全性的根本解決辦法是革新機器人的基礎結構，使之整體結構或部分結構變成全軟體結構。軟體機器人能夠像生物體那樣主/被動的控制自身的形狀以實現更好的環境交互。中國專利CN106003131A公開了一種雙通道軟體手指及軟體機器人，利用氣體驅動軟體結構實現抓取、搬運等功能，該設備受限于軟材料的特性，針對不同質量、形狀、材質的物體無法有效的在抓持過程中實現剛度的變換，從而在抓持過程中的魯棒性較低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種可以在保證抓取速度的同時，實現對生產對象的無傷抓取，結構簡單、重量輕、安全性高、剛度可變、抓取能力強變剛度三指軟體機器人。

本發明的變剛度三指軟體機器人，包括三個變剛度軟體手指，變剛度軟體手指由從上至下依次固定連接的驅動層、不可延展層和變剛度層組成，所述的不可延展層將驅動層和變剛度層分隔為兩部分，所述變剛度軟體手指前端為軟體指尖，在對應所述的變剛度軟體手指驅動層的后壁上開有正壓輸入口且對應變剛度層的后壁上開有負壓輸入口；

所述的驅動層包括左右依次相連的多個氣囊，每個氣囊的氣囊頂壁厚度大于2.5mm，所述的氣囊側壁厚度為1mm-1.5mm，在每個氣囊側壁上都有齒狀結構，在所述的每個氣囊側壁下部都開有通孔，全部通孔彼此連通形成氣道，所述的氣道與正壓輸入口連通使由正壓輸入口輸入的正壓能到達每一個氣囊；

所述不可延展層包括固定在多個氣囊底壁上的硅膠基底以及沿水平方向鑲嵌在不可延展層內的網格布，所述的變剛度層包括與不可延展層底面固定相連的硅膠殼，所述硅膠基底將氣囊與硅膠殼分別密封使多個氣囊與硅膠殼各形成一個密閉的空間；

在所述硅膠殼內硅膠基底的底壁上固定有基座，在所述的基座人上設置有多個左右平行間隔設置的軸孔，每個軸孔均與一個人造鱗片上的軸轉動相連，每個所述的人造鱗片由位于軸前端的水平拋物線形結構以及軸后端的平面結構連接構成，在平面結構的底面上設置有后齒面，在所述的水平拋物線形結構的頂面上設置有前齒面，當負壓輸入口輸入負壓時，多個人造鱗片之間能夠通過前一人造鱗片的后齒面與后一人造鱗片的前齒面相互咬合而依次相互咬合；

每一個所述變剛度軟體手指的后端固定在手指基座上，手指基座夾在n形角度調整架的空隙中，在所述的n形角度調整架的兩個側壁上分別開有多個螺栓孔，所述的手指基座通過螺栓螺母與角度調整架上預定位置的螺栓孔相連，在所述的n形角度調整架的頂壁開有4個螺栓孔且在頂壁中間開有滑槽,所述的滑槽與正壓輸入口與負壓輸入口相對以方便從正壓輸入口與負壓輸入口輸入正壓與負壓，一個位置調整架具有中心架，在所述的中心架上沿設定的同一圓周方向均勻間隔設置有三個連接臂，每個所述的連接臂與一個變剛度軟體手指相連，在每個連接臂上開有多道彼此平行設置的連接槽，每個與變剛度軟體手指連接的角度調整架通過穿過頂壁上的螺栓孔的螺栓螺母連接在位置調整架的連接槽的預定位置上；

所述的驅動層、硅膠基底、硅膠殼和基座采用硅橡膠材料，人造鱗片由尼龍材料制造。

本發明與現有發明相比，本發明具有以下優勢：