[發明專利]一種大范圍變剛度軟體抓手

有效

• 申請號: 202010889967.5
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112025749B
• 公開（公告）日: 2022-01-18
• 發明（設計）人: 趙延治;單煜;趙宛男
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/12
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 何圣斐;李洪福

本發明涉及一種大范圍變剛度軟體抓手，包括柔性手指、固定座、驅動氣囊、腱繩、第一氣管、第二氣管和氣泵；所述柔性手指設置在固定座前端，所述驅動氣囊固定連接在固定座的后端，所述腱繩連接在柔性手指內部和驅動氣囊之間，所述氣泵通過第一氣管與柔性手指連接，所述氣泵通過第二氣管與驅動氣囊連接。所述柔性手指根部固定在固定座上，指尖端自由，內部設有變剛度氣囊、球形顆粒和摩擦片，可實現剛度調節；所述氣泵可使變剛度氣囊和驅動氣囊膨脹或收縮，以實現軟體抓手剛度的變化和對物體的自適應抓取。本發明結構和操作簡單，實現從柔性到剛性的大范圍剛度變化，既可根據物體的重量調節剛度，又能自適應貼合物體完成安全抓取。

技術領域

本發明涉及軟體抓手技術領域，尤其涉及一種大范圍變剛度軟體抓手。

背景技術

傳統的剛性操作手主要由金屬材料制成，依靠精確的控制實現對物體的抓取，但剛性操作手柔順性較差，不適合對易碎或柔軟的物體進行抓取。近年來對于柔性抓手的研究發展迅速，軟體材料具有更加復雜豐富的響應特性，這不僅帶來功能上的靈活性和順應性，在軟體手的設計和控制方法上也具有了更多可能。

公開號為CN110142797A的發明專利，公開了一種應用折紙機構的變剛度分腔軟體機械手，包括至少一組氣動彎曲模塊和折紙式連接機構；按照一定的充、排氣規律向其通氣可以實現對物體的抓取動作，控制輸入氣體的氣壓可以實現該軟體手抓取力大小和彎曲程度的控制。該發明驅動控制簡便，采用折紙連接方式，柔性高，抓取穩定性好，但其抓取力不足，且存在體積過大等問題。

公開號為CN111098321A的發明專利，公開了一種氣動變剛度軟體機械手，利用驅動氣囊驅動能夠實現機械手指在空間內的三個旋轉自由度，由柔性驅動配合剛性傳動控制，以提高控制精度，通過變剛度能夠改變手指的剛度從而適應更多的抓取對象；通過吸附層在機械手指完全貼合抓取物體后，能夠實現增加柱狀凹槽(吸盤)內外壓力差，提高抓取質量。但該機械手的結構較為復雜，且控制繁瑣。

針對但目前現有的軟體抓手，主要存在抓取力不夠，無法進行大范圍剛度變化以及控制繁瑣、體積重量過大等問題，本發明提出了一種大范圍變剛度軟體抓手，控制方式簡單，且變剛度現象明顯，抓取力范圍大。

發明內容

針對上述問題，本發明通過變剛度氣囊、球形顆粒和仿魚鱗排布摩擦片的設計，發明了一種大范圍變剛度的軟體抓手，既保證有足夠的抓取剛度，又因軟體材質而保證被抓物體的安全性。

本發明采用的技術方案如下：

本發明所提出的一種大范圍變剛度軟體抓手，包括柔性手指、固定座、驅動氣囊、腱繩、第一氣管、第二氣管和氣泵；所述柔性手指設置在固定座前端，所述驅動氣囊固定連接在固定座的后端，所述腱繩連接在柔性手指內部和驅動氣囊之間，所述氣泵通過第一氣管分別與柔性手指連接，所述氣泵通過第二氣管與驅動氣囊連接。

進一步的，所述柔性手指包括纖維袋、摩擦片、變剛度氣囊、波浪形折紙機構、球形顆粒、內固定裝置和外固定裝置；所述摩擦片、變剛度氣囊、波浪形折紙機構和球形顆粒由上至下依次設置在纖維袋內部；所述纖維袋的袋底與波浪形折紙機構的指尖端縫合，所述摩擦片一端固定縫合在纖維袋內部，另一端自由，所述變剛度氣囊和波浪形折紙機構按形狀貼合，且指尖端自由，指根端通過內固定裝置固定，所述球形顆粒填充在波浪形折紙機構與纖維袋底部之間形成的空隙處，所述纖維袋的袋口包裹在指根處的內固定裝置的外部，所述外固定裝置與被纖維袋包裹的內固定裝置通過螺釘連接；所述柔性手指的指根端設置在固定座的前端內部，并通過螺釘將柔性手指的外固定裝置與固定座連接；所述變剛度氣囊后端通過第一氣管與氣泵連接。

進一步的，所述內固定裝置對稱連接在變剛度氣囊和波浪形折紙機構根部連接處的左右兩側；所述外固定裝置對稱連接在內固定裝置的上下兩側，并通過螺釘分別與內固定裝置和固定座連接；所述內固定裝置之間和外固定裝置之間安裝后均留有微小間隙。