[發(fā)明專利]一種軟體機(jī)器人抓持裝置及抓持方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010140523.1
• 申請(qǐng)日: 2020-03-03
• 公開（公告）號(hào): CN111319060B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙慧嬋;崔亞峰;劉辛軍;謝福貴;汪家道
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J15/12
• 分類號(hào): B25J15/12
• 代理公司: 北京中索知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 胡大成

本發(fā)明公開了一種軟體機(jī)器人抓持裝置及抓持方法，包括環(huán)狀氣囊、彎曲驅(qū)動(dòng)器和固定裝置，固定裝置底部的中心位置固接有環(huán)狀氣囊，彎曲驅(qū)動(dòng)器位于環(huán)狀氣囊的兩側(cè)且安裝在固定裝置底部，環(huán)狀氣囊為彈性體材質(zhì)，且遠(yuǎn)離固定裝置一側(cè)為開口端，環(huán)狀氣囊包括內(nèi)層、中間層和外層，中間層為腔體結(jié)構(gòu)，且環(huán)設(shè)在內(nèi)層和外層之間，在壓縮空氣作用下內(nèi)層向內(nèi)擠壓進(jìn)行夾持，彎曲驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)有氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在壓縮空氣作用下向環(huán)狀氣囊彎曲，彎曲驅(qū)動(dòng)器末端為仿指尖結(jié)構(gòu)，固定裝置上開設(shè)有通孔，分別與中間層和氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)連通。通過環(huán)狀氣囊和彎曲驅(qū)動(dòng)器的配合工作，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)柱狀物體高效可靠的抓持和夾持，可配合機(jī)械臂有效完成擰松、擰緊、拔出、插入等復(fù)雜動(dòng)作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域,具體涉及一種軟體機(jī)器人抓持裝置及抓持方法。

背景技術(shù)

拭子是采集微生物、脫落細(xì)胞或分泌物的醫(yī)學(xué)檢查的工具。以咽拭子為例，在醫(yī)院，醫(yī)生用咽拭子對(duì)人體咽喉處粘液進(jìn)行取樣，經(jīng)過樣品分析以判斷病人是否感染病毒。現(xiàn)在很多醫(yī)院對(duì)病人進(jìn)行口腔液體取樣時(shí)，常用方法是醫(yī)護(hù)人員用手拿咽拭子在患者口腔內(nèi)通過旋轉(zhuǎn)、刮擦取樣。此種方法對(duì)于醫(yī)護(hù)人員存在較大的危險(xiǎn)性，因?yàn)榛颊呖赡芨腥静《荆t(yī)生在未知情的情況下接觸患者，并對(duì)患者進(jìn)行采樣時(shí)，被交叉感染的機(jī)率很大。當(dāng)采樣患者較多時(shí)，通過人工進(jìn)行口腔粘液采樣，不僅存在危險(xiǎn)，而且醫(yī)護(hù)人員需要逐一采樣，這樣效率低下，浪費(fèi)人工。因此需要一款智能化，自動(dòng)化的機(jī)器人設(shè)備來代替醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行病毒采樣。市場(chǎng)上現(xiàn)有的機(jī)器人大多為剛性機(jī)器人，剛性機(jī)器人與人協(xié)同工作時(shí)存在較大的危險(xiǎn)性，如果控制不好，機(jī)器人容易撞擊到人，對(duì)人產(chǎn)生傷害。近年來，軟體機(jī)器人由于成本低、自由度高、重量輕、體積小等優(yōu)點(diǎn)而成為機(jī)器人領(lǐng)域研究熱點(diǎn)。設(shè)計(jì)一款軟體機(jī)器人抓手代替人工抓持咽拭子具有重要意義。

現(xiàn)有的機(jī)械抓手多為多指結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用夾持的方式實(shí)現(xiàn)抓持。這種夾持的抓持方式在操作過程中，很容易出現(xiàn)滑脫，尤其是在夾持力施加的垂直方向上。現(xiàn)有的軟體機(jī)器人抓手多也為多指結(jié)構(gòu)(CN201910453863.7，CN201910310838.3，CN201911103554.3)，具有仿人手的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

拭子類的采樣器物，長徑比大，用途特殊，對(duì)機(jī)器人抓手的抓持能力提出了較高的要求，首先，需要在較為狹小的空間，實(shí)現(xiàn)一個(gè)有效的抓持(有效的定義：速度合適、力度合適、不與周圍的其它拭子發(fā)生碰撞)，然后還要執(zhí)行例如拔出或擰出拭子管的操作，對(duì)抓持力的要求比較高。最后，在拭子執(zhí)行采樣操作的過程中，要求抓手的抓持力分布均勻，使得拭子不會(huì)從任何一個(gè)方向滑脫。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種軟體機(jī)器人抓持裝置，包括環(huán)狀氣囊、彎曲驅(qū)動(dòng)器和固定裝置，所述固定裝置底部的中心位置固接有環(huán)狀氣囊，所述彎曲驅(qū)動(dòng)器位于環(huán)狀氣囊的兩側(cè)且安裝在固定裝置底部，所述環(huán)狀氣囊為彈性體材質(zhì)，且遠(yuǎn)離固定裝置一側(cè)為開口端，環(huán)狀氣囊包括內(nèi)層、中間層和外層，所述中間層為腔體結(jié)構(gòu)，且環(huán)設(shè)在內(nèi)層和外層之間，在壓縮空氣作用下內(nèi)層向內(nèi)擠壓進(jìn)行夾持，所述彎曲驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部設(shè)有氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在壓縮空氣作用下向環(huán)狀氣囊彎曲，彎曲驅(qū)動(dòng)器末端為仿指尖結(jié)構(gòu)，所述固定裝置上開設(shè)有通孔，分別與中間層和氣動(dòng)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)連通。

進(jìn)一步的，所述彎曲驅(qū)動(dòng)器的長度大于環(huán)狀氣囊的長度。

進(jìn)一步的，所述內(nèi)層豎直方向上嵌有均勻環(huán)設(shè)的豎直方向條形纖維布，所述外層嵌有環(huán)設(shè)的連續(xù)纖維布。

進(jìn)一步的，所述彎曲驅(qū)動(dòng)器靠近環(huán)狀氣囊一側(cè)為中性面層，在氣動(dòng)作用下分別向靠近環(huán)狀氣囊一側(cè)彎曲，進(jìn)行夾持。

進(jìn)一步的，所述固定裝置底部開設(shè)有凹槽一和位于凹槽一兩側(cè)的凹槽二，所述凹槽一與環(huán)狀氣囊頂部固接，所述凹槽二分別與彎曲驅(qū)動(dòng)器頂部固接。

進(jìn)一步的，所述凹槽一和凹槽二內(nèi)分別開設(shè)有通孔，所述通孔分別與環(huán)狀氣囊上開設(shè)的氣管通道一和彎曲驅(qū)動(dòng)器上開設(shè)的氣管通道二相通。

進(jìn)一步的，所述氣管通道一位于與凹槽一固定一側(cè)的環(huán)狀氣囊上，且與中間層相通。