[發明專利]剛度增強型軟體抓手

在審

• 申請號: 202010044457.8
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111185930A
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 楊揚;齊宇燕;鐘宋義;邵文韞;楊毅;彭艷;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/10
• 代理公司: 北京雙收知識產權代理有限公司 11241
• 代理人: 趙天真

一種剛度增強型軟體抓手，包括剛性構件、軟體手指、上底座和下底座；上底座與下底座固定連接，若干軟體手指沿上底座的圓周等間距分布，每個軟體手指均沿自身長度方向設有供氣體通入的氣腔。軟體手指的外側壁上沿自身長度方向均等間距設置有若干矩形凸起，矩形凸起的內腔與軟體手指的氣腔連通；軟體手指的內側壁上沿自身長度方向均設有限制層，限制層嵌裝在軟體手指內；每個矩形凸起上均安裝有一個剛性構件。將外部氣源與氣腔連通，通過氣泵通入壓力氣體，借助限制層與氣腔之間的“差動效應”使軟體手指產生彎曲運動，從而實現軟體手指的抓取動作。本發明改善了軟體抓手的抓取性能，解決現有抓手指尖力小、剛度低和氣球效應大的技術問題。

技術領域

本發明涉及軟體機器人技術領域，更具體地說，是一種由氣壓驅動的剛度增強型軟體抓手。

背景技術

軟體抓手作為軟體機器人的一個重要分支，近年來逐漸受到研究者們的青睞。軟體抓手主要由軟材料制作而成，是一種具有較強適應能力、高度可變形的連續型抓手。這類抓手最常見的驅動方式為氣壓驅動，通過向抓手手指的內部氣腔中充氣，借助氣壓的變化，從而實現抓手的連續變形或運動。由于氣體的可壓縮性和軟材料固有的順應性，使其能夠通過受力變形的方式與物體相容，增加抓手與物體的接觸點，降低了接觸力，從而實現對易損物體的抓取。軟體抓手克服了傳統機械抓手適應性有限、結構復雜、控制難度大，以及人機交互不安全的缺點，表現出了較強的適應性、靈活性以及敏感性。

目前為止，研究者們已提出了多種形式的軟體氣動驅動器，包括纖維增強型、多腔體型、粒狀干擾型等。由于軟體材料和氣壓驅動固有的特性，使得軟體氣動抓手在實際應用中面臨著一系列的挑戰，如指尖力小、驅動速度慢、驅動器可承受的氣壓小等。這些問題均可能導致物體抓取失敗或者可抓持的物體質量上限低，所以有必要對現有軟體抓手進行研究和優化，以充分發揮其潛能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供一種剛度增強型軟體抓手，解決現有抓手指尖力小、剛度低和氣球效應大的技術問題。

本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的剛度增強型軟體抓手，包括剛性構件、軟體手指、上底座和下底座，所述上底座位于下底座的上方，所述軟體手指位于上底座的上方，所述剛性構件位于軟體手指的外側壁上；所述上底座與下底座固定連接，所述軟體手指有多個，且沿上底座的圓周等間距均勻分布，每個所述軟體手指均沿自身長度方向設有供氣體通入的氣腔，底端設有與氣腔相通的進氣口，所述軟體手指的底部固定安裝在上底座上開設的安裝孔內，所述進氣口與下底座上設置的進氣接頭連通；每個所述軟體手指的外側壁上沿自身長度方向均等間距設置有若干矩形凸起，所述矩形凸起的內腔與軟體手指的氣腔連通；每個所述軟體手指的內側壁上沿自身長度方向均設有限制層，所述限制層嵌裝在軟體手指內，由兩層彈性層和位于兩層彈性層之間的紙質層組成；所述剛性構件有若干個，且均為長方體結構，各剛性構件的內部均設有一側敞口且與矩形凸起過盈配合的矩形內腔，每個所述矩形凸起上均安裝有一個剛性構件。

本發明所述的剛度增強型軟體抓手，其中，所述軟體手指由超彈性硅膠材料制成。

本發明所述的剛度增強型軟體抓手，其中，所述剛性構件、上底座和下底座均采用PLA材料制成。

本發明所述的剛度增強型軟體抓手，其中，所述上底座和下底座均由三個圓周分布的長方體圍制而成，下底座的頂面上設有凸臺，上底座的底面上設有供凸臺插入的凹槽。

本發明所述的剛度增強型軟體抓手，其中，所述軟體手指的數量為三個，且分別位于上、下底座的邊沿處。