[發(fā)明專利]一種智能仿生分離拾取裝置、制造方法及分離拾取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910680429.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN110434879B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 文世峰;陳柯宇;周燕;陳道兵;王沖;劉洋;胡輝;史玉升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/00
• 分類號(hào): B25J15/00;B22F3/105;B33Y80/00
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 李智;張彩錦

本發(fā)明屬于分離拾取裝置領(lǐng)域，并具體公開了一種智能仿生分離拾取裝置、制造方法及分離拾取方法，其由形狀記憶合金材料一體成形，包括口管主體、水循環(huán)流道、一對(duì)口管上顎和多個(gè)舌狀剛毛，口管主體為兩端粗、中間細(xì)的圓管，水循環(huán)流道為口管主體內(nèi)壁中的環(huán)狀通道，一對(duì)口管上顎位于所述口管主體一端，呈對(duì)稱分布，多個(gè)舌狀剛毛位于口管主體內(nèi)壁兩側(cè)；當(dāng)溫度低于形狀記憶合金完全奧氏體化溫度時(shí)，口管上顎張開，舌狀剛毛均朝向一側(cè)；當(dāng)溫度高于形狀記憶合金完全馬氏體化溫度時(shí)，口管上顎閉合，口管主體發(fā)生扭轉(zhuǎn)，舌狀剛毛伸展并朝向另一側(cè)；通過不同溫度下各部位形變配合工作，實(shí)現(xiàn)分離拾取，結(jié)構(gòu)簡單、智能化，具有良好的可操作性和實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分離拾取裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種智能仿生分離拾取裝置、制造方法及分離拾取方法。

背景技術(shù)

分離拾取裝置已經(jīng)滲透到國民生產(chǎn)生活的方方面面，在采礦業(yè)、農(nóng)業(yè)等環(huán)境惡劣，需要大量人力投入的行業(yè)更是有著無法替代的作用；然而，傳統(tǒng)的大型機(jī)械分離拾取裝置需要各機(jī)械零部件配合聯(lián)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能單一，且對(duì)工作條件、環(huán)境溫度和操作人員有較高的要求，隨著人們對(duì)生產(chǎn)效率、工作安全的要求不斷提高，傳統(tǒng)的分離拾取裝置已經(jīng)不能滿足工業(yè)活動(dòng)日益增長的智能化需要。

不同的生物為了適應(yīng)各自的生存環(huán)境具有不同的活動(dòng)構(gòu)造特征，這是生物在長期進(jìn)化的過程中逐步適應(yīng)生存環(huán)境的結(jié)果。竹象蟲成蟲以竹筍為食，取食是依靠其上顎的“開合-旋轉(zhuǎn)”運(yùn)動(dòng)將食物夾緊，再通過頭管扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)將食物擠壓或撕斷，最后通過簇生毛狀的舌將食物汁液及碎屑吸食，是適應(yīng)復(fù)雜的自然環(huán)境演化出來的高效實(shí)用的取食方式，為智能化分離拾取裝置提供了可靠的仿生基礎(chǔ)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種智能仿生分離拾取裝置、制造方法及分離拾取方法，其目的在于，通過形狀記憶合金材料一體成形分離拾取裝置，仿生竹象蟲成蟲口管，通過不同溫度下各部位形變相互配合進(jìn)行分離拾取，結(jié)構(gòu)簡單、智能化、分離拾取過程協(xié)同高效，具有良好的可操作性和實(shí)用性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提出了一種智能仿生分離拾取裝置，由形狀記憶合金材料一體成形，包括口管主體、水循環(huán)流道、一對(duì)口管上顎和多個(gè)舌狀剛毛，其中，所述口管主體為兩端粗、中間細(xì)的圓管；所述水循環(huán)流道為位于所述口管主體內(nèi)壁中的環(huán)狀通道；一對(duì)所述口管上顎位于所述口管主體一端，且呈對(duì)稱分布；多個(gè)所述舌狀剛毛位于所述口管主體內(nèi)壁兩側(cè)；

該分離拾取裝置在不同溫度下呈現(xiàn)不同狀態(tài)：當(dāng)溫度低于形狀記憶合金完全奧氏體化的溫度時(shí)，裝置呈放松狀態(tài)，即一對(duì)口管上顎張開，多個(gè)舌狀剛毛均朝向一側(cè)；當(dāng)溫度高于形狀記憶合金完全馬氏體化的溫度時(shí)，裝置呈拾取狀態(tài)，即一對(duì)口管上顎閉合，口管主體發(fā)生扭轉(zhuǎn)，多個(gè)舌狀剛毛伸展并朝向另一側(cè)。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述形狀記憶合金為鎳鈦合金、銅基形狀記憶合金、鐵錳基形狀記憶合金、高分子形狀記憶合金中的一種。

作為進(jìn)一步優(yōu)選的，所述口管上顎為半月牙形。

按照本發(fā)明的第二個(gè)方面，提供了一種上述智能仿生分離拾取裝置的制造方法，包括如下步驟：在高于形狀記憶合金完全馬氏體化的溫度環(huán)境下，采用形狀記憶合金材料通過3D打印一體化成形呈拾取狀態(tài)的裝置；在低于形狀記憶合金完全奧氏體化的溫度環(huán)境下，通過外部載荷作用使裝置呈放松狀態(tài)，從而完成裝置在不同溫度條件的狀態(tài)記憶。

按照本發(fā)明的第三個(gè)方面，提供了一種智能仿生分離拾取方法，包括如下步驟：

S1向水循環(huán)流道注入溫度高于形狀記憶合金完全馬氏體化溫度的高溫水，裝置由放松狀態(tài)轉(zhuǎn)為拾取狀態(tài)，使待分離物體被口管上顎夾緊并從有口管上顎一端進(jìn)入口管主體，進(jìn)而待分離物體在口管主體的扭轉(zhuǎn)作用下被夾斷，并在口管主體和舌狀剛毛的共同作用下向口管主體另一端移動(dòng)；

S2向水循環(huán)流道注入溫度低于形狀記憶合金完全奧氏體化溫度的低溫水，裝置由拾取狀態(tài)回復(fù)到放松狀態(tài)；