[發(fā)明專利]仿生變色龍舌頭執(zhí)行器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910543509.3
• 申請(qǐng)日: 2019-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN110125916B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳銳;陳金泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;B25J9/10;B25J9/12;B25J9/14
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 呂小琴

本發(fā)明公開了一種仿生變色龍舌頭執(zhí)行器，包括機(jī)架、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、彈射組件以及用于將彈出的彈射組件進(jìn)行復(fù)位收回的復(fù)位組件；彈射組件包括固定尾座、中心支撐軸、收縮套筒、彈射套筒以及為彈射套筒提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述復(fù)位組件包括與伸縮套筒連接設(shè)置并沿中心支撐軸軸向方向帶動(dòng)伸縮套筒收縮的多個(gè)收縮塊以及驅(qū)動(dòng)收縮塊進(jìn)行收縮的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，收縮塊端部固定設(shè)置于固定尾座上且多個(gè)收縮塊均勻布置于伸縮套筒周向方向；本技術(shù)方案的仿生變色龍舌頭執(zhí)行器能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)物體精準(zhǔn)、遠(yuǎn)距離的快速抓取。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，具體涉及一種仿生變色龍舌頭執(zhí)行器。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，工業(yè)抓取機(jī)器人只能應(yīng)用于結(jié)構(gòu)化環(huán)境，且存在本體不可移動(dòng)，不具備伸展能力、環(huán)境適應(yīng)性較差等局限性等問(wèn)題，目前國(guó)內(nèi)外科學(xué)家都在探索機(jī)動(dòng)靈活、可伸展的、高效的抓取方式。隨著生物力學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)、仿生材料、優(yōu)化控制等多學(xué)科的發(fā)展與交叉融合，科研人員研究各式各樣的抓取機(jī)器人，但是傳統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)彈射速度慢，彈射方向不可控，難以控制。

比如中科大陳小平等人研制了一種仿生蜂巢結(jié)構(gòu)的可伸縮彎曲柔性機(jī)器臂，通過(guò)獨(dú)立控制布置在各個(gè)蜂巢單元中氣囊模塊的氣壓大小，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的伸縮以及中遠(yuǎn)距離的物體抓取。Guerra采用導(dǎo)軌連接多導(dǎo)管的剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了可伸縮機(jī)械臂，有效地提高了機(jī)器人的抓取空間。除此之外，還有意大利科學(xué)家Paolo采用仿生象鼻的設(shè)計(jì)方法，基于形狀記憶合金設(shè)計(jì)了縱向伸縮機(jī)構(gòu)和徑向伸縮機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)仿象鼻的三維空間內(nèi)的任意柔性彎曲，并進(jìn)行了水下物體抓取實(shí)驗(yàn)，拓寬了柔性機(jī)器臂的適用范圍。

以上機(jī)械臂都可以實(shí)現(xiàn)中遠(yuǎn)距離的物體抓取，但缺點(diǎn)在于控制困難，難以實(shí)現(xiàn)精確的位姿控制和快速抓取，因此需要設(shè)計(jì)一款結(jié)構(gòu)緊湊，控制簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)快速且精確的抓取機(jī)器人顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種仿生變色龍舌頭執(zhí)行器，彈射機(jī)制采用仿生機(jī)制，整體模仿變色龍舌頭的彈出模式，相比于其他純靠彈簧或者電磁彈射方法，本發(fā)明采用彈射模塊通氣膨脹后擠壓中心軸支撐尖端圓錐面產(chǎn)生的反作用力彈出，并采取收縮套筒嵌套結(jié)構(gòu)，可以使得彈射模塊快速且筆直彈射出去，方向可控，更能體現(xiàn)仿生功能性。

一種仿生變色龍舌頭執(zhí)行器，包括機(jī)架、設(shè)置于機(jī)架上的位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、設(shè)置于位置調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的彈射組件以及用于將彈出的彈射組件進(jìn)行復(fù)位收回的復(fù)位組件；所述彈射組件包括固定設(shè)置于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的固定尾座、設(shè)置于固定尾座上的中心支撐軸、外套于中心支撐軸上并沿中心支撐軸軸向可進(jìn)行伸縮滑動(dòng)的多個(gè)收縮套筒、設(shè)置于中心支撐軸和收縮套筒之間并帶動(dòng)收縮套筒進(jìn)行軸向伸縮的彈射套筒以及為彈射套筒提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；所述復(fù)位組件包括與伸縮套筒連接設(shè)置并沿中心支撐軸軸向方向帶動(dòng)伸縮套筒收縮的多個(gè)收縮塊以及驅(qū)動(dòng)收縮塊進(jìn)行收縮的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述收縮塊端部固定設(shè)置于固定尾座上且多個(gè)收縮塊均勻布置于伸縮套筒周向方向。

進(jìn)一步，所述中心支撐軸包括安裝段、收縮段以及彈射段；所述安裝段與固定尾座固定連接，所述彈射段直徑大于收縮段直徑，彈射段與收縮段相接處形成有限位臺(tái)階；所述彈射段端部截面為等腰梯形結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述收縮套筒均與中心支撐軸同軸設(shè)置，所述收縮套筒沿著伸長(zhǎng)的方向依次布置有第一伸縮套筒、第二伸縮套筒以及第三伸縮套筒，所述第一伸縮套筒沿中心支撐軸軸向方向滑動(dòng)且第一伸縮套筒的內(nèi)壁上設(shè)置有與限位臺(tái)階配合使用的限位環(huán)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述第一伸縮套筒內(nèi)徑小于第二伸縮套筒內(nèi)徑，第三伸縮套筒內(nèi)徑大于第二伸縮套筒內(nèi)徑，所述任意兩個(gè)相鄰伸縮套筒之間均能相對(duì)伸縮滑動(dòng)且任意兩個(gè)相鄰伸縮套筒之間均設(shè)置有限位環(huán)結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步，所述彈射套筒固定設(shè)置于第三伸縮套筒內(nèi)，所述彈射套筒內(nèi)徑大于中心支撐軸彈射段的外徑，彈射套筒外徑小于第三收縮套筒內(nèi)徑；所述彈射套筒包括內(nèi)筒和外筒，所述內(nèi)筒和外筒之間形成有用于沖入高壓氣體的環(huán)狀腔體，所述第三收縮套筒上設(shè)置有連通環(huán)狀腔體的進(jìn)氣孔。