[發(fā)明專利]一種鏈板式柔性手指

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811147487.0
• 申請日: 2018-09-29
• 公開（公告）號: CN109262646B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發(fā)明（設計）人: 章軍;王強;徐丁峰;唐正寧;呂兵
• 申請（專利權(quán)）人: 江南大學
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 何金錦

本發(fā)明涉及一種鏈板式柔性手指，由鏈板式骨架、氣動彈性波紋管人工肌肉、塑料環(huán)架等組成。彈性波紋管人工肌肉的軸向膨脹由于受到鏈板式骨架限制，克服拉彈簧的彈性力產(chǎn)生彎曲，使一個或多個鏈板與被抓取物體產(chǎn)生順應性接觸，并產(chǎn)生抓持狀態(tài)接觸力。通過高速開關(guān)閥控制，精確控制彈性波紋管人工肌肉內(nèi)腔的氣壓，滿足垂直抓取圓柱形、方形、球形、橢球形等物體，或水平抓取球形、圓柱形、方形等物體。其柔性自適應性好，結(jié)構(gòu)簡單、使用可靠，適應抓取物體形狀、豎橫放置的變化。本發(fā)明機械手屬于機器人、機電一體化的應用技術(shù)領域，與機器人本體聯(lián)接，尤其適用于食品、農(nóng)產(chǎn)品、輕工產(chǎn)品的抓取、分揀等生產(chǎn)和物流領域。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及工業(yè)機器人技術(shù)領域，尤其是一種鏈板式柔性手指。

背景技術(shù)

針對輕工和食品行業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)狀況，為滿足形狀復雜、物性多樣的原材料、半成品、成品的物流和包裝的需要，為解決簡單勞動的用工成本高、勞動條件差等問題，需要物流抓取的末端抓持器。就抓取的復雜對象的種類：①形狀不規(guī)則的、大小差別大的物體(瓜果、蔬菜)；②易碎的脆性物體(禽蛋、玻璃陶瓷制品)；③易變形的軟性物體(面包、軟包裝物品)；④異形的、位置狀態(tài)混亂且難理順的物體(酒瓶、化妝品瓶)；從上可見，復雜對象的材料性質(zhì)、形狀尺寸及位置狀態(tài)的差別較大。

傳統(tǒng)工業(yè)機械手(末端抓持器)為夾鉗式或平行移動式結(jié)構(gòu)，只能抓取形狀大小相同、位置狀態(tài)一致、不會破損的剛性工件。仿人靈巧手需要感知復雜對象的空間位置和形狀，需要精確控制運動和抓取力，否則會損壞復雜對象或不能可靠抓取，但目前仿人靈巧手尚處在實驗室研究階段。

目前，軟體機器人結(jié)構(gòu)大體可分為靜水骨骼、肌肉性靜水骨骼2種結(jié)構(gòu)。大部分軟體動物(如蠕蟲、海葵)典型結(jié)構(gòu)是肌肉構(gòu)成封閉腔，內(nèi)部充滿體液，形成靜水骨骼結(jié)構(gòu)。肌肉性靜水骨骼結(jié)構(gòu)沒有封閉的流體腔，典型的肌肉性靜水骨骼結(jié)構(gòu)由相互對抗的橫肌和縱肌組成，當橫肌收縮時身體向縱向伸展；當縱肌收縮時，身體向橫向伸展，體積始終保持不變。動物的舌頭、大象鼻子、章魚觸手都是肌肉性靜水骨骼結(jié)構(gòu)軟體機器人模仿自然界中的軟體動物，由可承受大應變的柔軟材料制成，具有無限多自由度和連續(xù)變形能力，可在大范圍內(nèi)任意改變自身形狀和尺寸，所以它能改變構(gòu)型、使其形成的軟體機械手到達工作空間內(nèi)的任意一點。由于對壓力的低阻抗，軟體機械手可通過柔順變形的方式與接觸物體相容，從而大幅度降低接觸力，使其在抓取柔軟、易碎物體方面有很好的應用潛力。軟體機器人(機械手)優(yōu)點是具有良好的結(jié)構(gòu)柔性和運動柔性、自由度大、適應強，缺點是載荷能力有限、手指容易發(fā)生側(cè)彎或者扭轉(zhuǎn)運動、手指內(nèi)氣囊非線性大變形不利于手指的力學建模分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點，著重針對上述復雜抓持對象，提供一種結(jié)構(gòu)合理的鏈板式柔性手指，與工業(yè)機器人本體連接后使用，結(jié)合軟體機器人和剛性靈巧機械手的優(yōu)點，從而克服適用范圍與適合抓取力矛盾的缺陷；可靠地以包絡方式抓持物體，或者直接驅(qū)動異形超柔彈性骨架使末端彈性變形、從而可靠地捏取方式抓持物體；抓取復雜對象時，抓取范圍更廣，具有柔性自適應的抓取效果，能夠適應物體尺寸的變化和形狀的不同；適用于食品、農(nóng)產(chǎn)品、輕工產(chǎn)品的抓取、分揀等生產(chǎn)和物流領域。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種鏈板式柔性手指，包括彈性波紋管人工肌肉，所述彈性波紋管人工肌肉為中部設有內(nèi)腔的管狀結(jié)構(gòu)，其外壁呈波紋狀，頂部為開口端，頂部開口端通過卡箍與波口管接頭連接，波口管接頭一側(cè)面上安裝氣管接頭，波口管接頭頂面上通過螺釘固定有手指安裝板；彈性波紋管人工肌肉波紋狀外壁的波谷中安裝有塑料環(huán)架，相鄰兩個塑料環(huán)架之間間隔處安裝有一塊鏈板，多塊鏈板在彈性波紋管人工肌肉外壁一側(cè)沿軸向順次鉸接；還包括拉彈簧，拉彈簧安裝于鏈板內(nèi)壁與彈性波紋管人工肌肉外壁之間，并通過所述塑料環(huán)架固定。

其進一步技術(shù)方案在于：