[發明專利]一種柔性自適應機械手

有效

• 申請號: 201811265022.5
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109176591B
• 公開（公告）日: 2021-06-25
• 發明（設計）人: 程建明;宋桂珍;孔凌霄;郭曉君;林博升
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B25J15/12
• 分類號: B25J15/12
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 盧茂春

1.一種柔性自適應機械手，其特征在于：所述柔性自適應機械手是基于流體驅動柔性手指的多指機械手，根據不同形狀被抓取物體而柔性地自動改變手指彎曲形態，每個指節施以相同的抓取力；所述柔性自適應機械手由粗手指、細手指、手掌組成；所述粗手指包括粗手指螺旋壓緊套（6）、粗手指連接盤（7）、雙斜面粗手指指節（8）、限位合頁（9）、限位合頁軸（10）、復位彈簧（11）、限位合頁固定螺釘（12）、單斜面粗手指指尖（13）、粗手指硅膠套（14）、粗手指支撐彈簧（15）、流體（16）、手指聯接螺釘（17）；單斜面粗手指指尖（13）與相鄰的雙斜面粗手指指節（8）通過限位合頁（9）連接，相鄰兩個雙斜面粗手指指節（8）之間通過限位合頁（9）連接，粗手指連接盤（7）與相鄰的雙斜面粗手指指節（8）通過限位合頁（9）連接；限位合頁（9）限制指節開度，限位合頁軸（10）上裝有復位彈簧（11），復位彈簧（11）輔助手指彎曲，粗手指支撐彈簧（15）在指節外圍支撐粗手指硅膠套（14），粗手指支撐彈簧（15）兩端分別和單斜面粗手指指尖（13）及粗手指連接盤（7）連接，粗手指硅膠套（14）下部貼合粗手指連接盤（7）并通過粗手指螺旋壓緊套（6）將粗手指硅膠套（14）緊壓在粗手指連接盤（7）上進行密封保壓；細手指其內部結構、連接方式及工作原理與粗手指相同；掌心托（18）安裝在手掌（3）的中央，掌心托（18）上表面設置凹槽，凹槽為被抓取物體提供支撐；粗手指（1）與手掌（3）通過螺釘連接且與手掌（3）成80°- 135°夾角，細手指（2）與手掌（3）通過螺釘連接且與手掌（3）成 80°- 135°夾角，在粗手指連接盤（7）與手掌（3）之間裝有O型密封圈（19）進行密封，手掌（3）通過聯接螺釘（22）與手掌過渡法蘭（20）、小臂法蘭（21）連接，手掌過渡法蘭（20）上裝有快速接頭（23）并通過管路與外界壓力流體相連；

粗手指（1）、細手指（2）、手掌（3）、手掌過渡法蘭（20）及各手指上的硅膠套共同構成一個體積可變的封閉腔，封閉腔與雙斜面粗手指指節（8）上設置的通流孔（24）、細手指指節上的通流孔（24）、手指連接盤上的通流孔（24）以及手掌上的通流孔（24）連通，封閉腔內充滿流體，通過快速接頭（23）與外界壓力流體相連。

2.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于：當壓入流體時封閉腔的體積被迫加大，每個指節分別繞限位合頁軸外展，開度加大，手指張開；當抽出流體時封閉腔的體積需要減小，指節繞限位合頁軸內合，開度減小，手指合上；抓取物體時某一個指節先接觸到物體受到阻力使得這個指節周圍流體壓力值升高，由于封閉腔內流體連通，壓力驅動其它手指和指節快速運動，快速接觸到不規則的物體的不同點，直至封閉腔內的流體形成等壓體，對被抓取物體施以均勻夾持力。

3.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于所述粗手指為1根或多根，每根粗手指包括多個指節。

4.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于所述細手指為2根或多根，每根細手指包括多個指節。

5.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于所述單斜面粗手指指尖下端面傾斜，下端面傾斜角度是10°-25°。

6.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于所述雙斜面粗手指指節上、下兩端面均傾斜，傾斜角度是10°-45°；上、下兩端面傾斜方向相反。

7.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于粗、細手指的彎曲，是通過壓入與抽出流體使手指內指節間開合角度變化從而改變封閉腔的容積同時使手指發生彎曲變形，實現對物體的抓取。

8.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征在于粗手指指向被抓物體，細手指與粗手指相向，使機械手對于被抓物體的形狀能自動適應且有均衡的夾緊力。

9.根據權利要求1所述一種柔性自適應機械手，其特征是整個柔性自適應機械手的所有手指指節的動作由外部提供一路可控制流體進行驅動控制，根據流體壓力大小及流量協調控制動作和抓取力。