[發明專利]一種柔性手爪及機械手

在審

• 申請號: 202011093709.2
• 申請日: 2020-10-13
• 公開（公告）號: CN112248018A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 李彬;劉積禎;劉羽祚;楊軍勝;程銘;王可勝
• 申請（專利權）人: 武漢輕工大學
• 主分類號: B25J15/02
• 分類號: B25J15/02;B25J15/10
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 呂露

本申請提供了一種柔性手爪及機械手，涉及工業機器人技術領域。該柔性手爪包括多個手爪單元和控制器。每個手爪單元包括線圈，控制器與線圈電連接，控制器被配置為控制線圈的通電方向。多個手爪單元通過柔性管連接。當線圈正向通電時，相鄰兩個手爪單元相互吸引或排斥。該機械手包括機架和多個上述的柔性手爪，多個柔性手爪與機架連接。該柔性手爪采用電磁驅動，相較于傳統的氣壓與液壓手爪，可用環境更加多樣，工作也更加穩定。相較于傳統機械與電力驅動的傳統柔性手爪，其設計抓取功能更加多樣，可適應抓取物體的大小形狀也更加復雜。由于電信號可以實現數字化，故該柔性手爪的抓取力度可以由計算精確控制。該機械手對被抓取物品的適應性好。

技術領域

本申請涉及工業機器人技術領域，具體而言，涉及一種柔性手爪及機械手。

背景技術

現有的柔性機械手爪產品大多數采用液壓、氣壓、機械和電力傳動。

液壓傳動機械手是以油液的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是：抓重可達幾百公斤以上、傳動平穩、結構緊湊、動作靈敏。但對密封裝置要求嚴格，不然油液泄漏對機械手的工作性能有很大的影響。并且液壓傳動機械手不宜在高溫、低溫下工作。若機械手采用電液伺服驅動系統，可實現連續軌跡控制，使機械手的通用性擴大，但是電液伺服閥的制造精度高，油液過濾要求嚴格，成本高。

氣壓傳動機械手是以壓縮空氣的壓力來驅動執行機構運動的機械手。其主要特點是介質來源極方便、氣動動作迅速、結構簡單、成本低。但是，由于空氣具有可壓縮的特性，工作速度的穩定性較差，而且氣源壓力較低，抓重一般在30公斤以下，適用于高速、輕載、高溫和粉塵大的環境中進行工作。

機械傳動機械手即由機械傳動機構(如凸輪、連桿、齒輪和齒條、間歇機構等)驅動的機械手。它是一種附屬于工作主機的專用機械手，其動力是由工作機械傳遞的。它的主要特點是運動準確可靠、動作頻率高，但結構較大，動作程序不可變。它常被用于為工作主機的上、下料。

本申請提供了一種電磁驅動的新型機械手。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種柔性手爪，其旨在改善相關技術中不具備電磁驅動的柔性機械手的問題。

本申請實施例提供了一種柔性手爪，該柔性手爪包括多個手爪單元和控制器。每個手爪單元包括線圈，控制器與線圈電連接，控制器被配置為控制線圈的通電方向。多個手爪單元通過柔性管連接。當線圈正向通電時，相鄰兩個手爪單元相互吸引或排斥。在手爪單元上設置線圈，當線圈通電時，根據電生磁的原理，線圈會產生N、S磁極。通過控制器控制各個手爪單元中電流的方向從而可以達到控制極性的目的。當相鄰手爪單元的線圈中所通電流方向相反時，相鄰兩手爪單元之間相對的兩個面所產生的極性相同，即會產生斥力。當相鄰的手爪單元的線圈所通電流方向相同時，相鄰兩手爪單元之間相對的兩個面所產生的極性相反，即會產生吸力。多個手爪單元通過柔性管連接，在斥力或吸力作用的推動下，柔性管將會向一側彎曲，從而實現了柔性手爪的彎曲動作。

作為本申請實施例的一種可選技術方案，線圈未通電時，多個手爪單元等間隔地分布。將多個手爪單元等間隔的布置，便于控制器計算，實現精確抓取。

作為本申請實施例的一種可選技術方案，相鄰兩個手爪單元之間設置有兩個墊片，墊片套設于柔性管。兩個墊片間隔設置，兩個墊片到與其相鄰的手爪單元之間的距離相等。在相鄰兩個手爪單元之間設置墊片，便于確定相鄰兩個手爪單元之間的距離，保證每個手爪單元之間的距離相等。另外，當相鄰兩個手爪單元互相吸引時，墊片可以起到緩沖減壓的作用，避免兩個手爪單元直接碰撞，產生沖擊。

作為本申請實施例的一種可選技術方案，柔性管設置有兩根，兩根柔性管間隔設置。采用兩根柔性管并排排列，增加柔性手爪的穩定性，避免了由于手爪單元之間極性互斥而可能發生的錯位扭曲。