[實用新型]一種氣顆粒混合驅動變剛度軟體機器人

有效

• 申請號: 201921387851.0
• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN210307828U
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 韓奉林;李明輝;田亮;陳志;嚴宏志
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B25J9/14
• 分類號: B25J9/14
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 雷艷輝

本實用新型公開了一種氣顆粒混合驅動變剛度軟體機器人，包括具有內腔的彈性變形體；抽真空充氣裝置，所述抽真空充氣裝置與所述彈性變形體相連接并用于向所述內腔充入氣體，同時用于抽出所述內腔內的氣體，使所述內腔形成真空或負壓；顆粒輸送裝置，所述顆粒輸送裝置與所述彈性變形體相連接并用于向所述內腔輸送顆粒。本實用新型具有高柔順性和大承載能力的特點，能有效解決不規則形狀、軟質、易損物體的抓取和搬運需求。

技術領域

本實用新型涉及機器人技術領域，尤其是涉及一種氣顆粒混合驅動變剛度軟體機器人。

背景技術

近年來,隨著新材料與快速加工制造技術的發展，軟體機器人技術已成為機器人技術領域的研究熱點。與傳統剛體機器人相比，軟體機器人采用彈性聚合物、凝膠、流體及顆粒物質等低彈性模量材料制備的軟體機器人具有環境適應能力強、內稟安全等特點，被視為擴展機器人能力邊界的重要使能技術。軟體抓手是目前最接近工程應用的軟體機器人之一，與剛性工業機器人配合，可完成不規則、軟質、易損物體的抓取和搬運。理想的軟體抓手在接觸物體時軟體抓手應保持柔順，貼合物體外形；需要抓取時，可以瞬時提高剛性，提高承載能力，并同時維持軟體抓手的變形狀態不變。現有采用氣體驅動的氣動軟體抓手雖具有優良的柔順性，能有效與物體外形貼合，但是氣動軟體抓手剛度低，承載能力有限，最大抓取重量只有5KG，應用范圍受到極大限制，與工業需求還有較大差矩。

為提高軟體抓手的承載能力，專利文獻CN201711363921.4公開的一種變剛度軟體機器人系統，包括軟體機器人、真空抽氣裝置和粒子輸送裝置，所述軟體機器人具有由彈性變形腔壁圍成的容腔，所述彈性變形腔壁上設有抽真空通道和輸送通道；所述真空抽氣裝置與抽真空通道連接，用于將容腔內部空氣抽出實現容腔內部真空或負壓；所述粒子輸送裝置與輸送通道連接，向容腔內輸送軟體機器人的致變形介質。顆粒物質充滿彈性變形腔壁內腔，當彈性變形腔壁抓取物體時，顆粒物質在彈性變形腔壁內流動以適應被抓物體的形狀，后真空抽氣裝置使彈性變形腔壁抽真空或負壓，顆粒物質體積分數減小，顆粒進入堵塞狀態，有效增強了彈性變形腔壁的剛性，提高了軟體機器人的承載能力，但隨著彈性變形腔壁內顆粒物質增多，彈性變形腔壁對顆粒的約束反力逐漸增加，導致顆粒物質流動性降低，使得彈性變形腔壁對外呈現的變形柔順性大大降低，彈性變形腔壁無法與物體外形有效貼合，影響物體的抓取，同時使得軟體機器人能抓取物體的形狀受到限制，應用范圍有限。

實用新型內容

本實用新型的目的就在于克服現有技術的不足，提供了一種高柔順性且大承載能力的氣顆粒混合驅動變剛度軟體機器人，能有效解決不規則形狀、軟質、易損物體的抓取和搬運需求。為了實現上述目的，本實用新型提供了一種氣顆粒混合驅動變剛度軟體機器人，包括：

具有內腔的彈性變形體；

抽真空充氣裝置，所述抽真空充氣裝置與所述彈性變形體相連接并用于向所述內腔充入氣體，同時用于抽出所述內腔內的氣體，使所述內腔形成真空或負壓；

顆粒輸送裝置，所述顆粒輸送裝置與所述彈性變形體相連接并用于向所述內腔輸送顆粒。

進一步地，所述彈性變形體上設有與所述內腔相連通的氣體通道和顆粒輸送通道，所述抽真空充氣裝置通過換向閥與所述氣體通道相連通；所述顆粒輸送裝置與所述顆粒輸送通道相連通。

進一步地，所述抽真空充氣裝置包括與所述彈性變形體相連接的氣缸和與所述氣缸相連接的第一直線驅動機構。

進一步地，所述抽真空充氣裝置還包括與所述彈性變形體相連接的真空泵。

進一步地，所述氣體通道上設有用于防止所述顆粒通過的濾網。

進一步地，所述顆粒為具有穩定結構形態的固態粒子，所述固態粒子的直徑為0.1-3mm。

進一步地，所述顆粒輸送裝置包括與所述彈性變形體相連接的柱塞組件和與所述柱塞組件相連接的第二直線驅動機構。