[發(fā)明專(zhuān)利]一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011232430.8
• 申請(qǐng)日: 2020-11-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112388614B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董華超;羅益嚴(yán);蔡金思;劉杰;譚國(guó)潘
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B25J9/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J9/00;B25J15/00;B63C11/52
• 代理公司: 西安凱多思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

1.一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，包括仿生海豚頭部，所述仿生海豚頭部通過(guò)過(guò)渡段與仿生海豚機(jī)器人的身體部分連接；其特征在于：還包括柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)、視覺(jué)模塊、照明模塊和流體驅(qū)動(dòng)裝置；所述視覺(jué)模塊和照明模塊設(shè)置于仿生海豚頭部的正面，并位于仿生海豚嘴的上方；

所述流體驅(qū)動(dòng)裝置安裝于仿生海豚身體內(nèi)部，包括水倉(cāng)、水泵、三通接頭、三通換向閥、過(guò)濾器、減壓閥、壓力表，用于為柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)提供流體驅(qū)動(dòng)壓力；所述柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)到水泵的進(jìn)水口之間通過(guò)管道依次連接有第一三通接頭、第一三通換向閥、第四三通換向閥和第三三通換向閥，所述壓力表與第一三通接頭連通；所述水泵的出水口通過(guò)第二三通換向閥一路與水倉(cāng)相通，另一路通過(guò)管道依次連接有過(guò)濾器、減壓閥，然后與第一三通換向閥連通；所述水倉(cāng)與水泵進(jìn)水口之間依次通過(guò)第二三通接頭和第三三通換向閥連通；

所述柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括執(zhí)行器固定件、柔性下顎、纖維限制層、塑形層、氣孔和快速接頭；所述柔性下顎通過(guò)執(zhí)行器固定件固定于仿生海豚頭部的底部，柔性下顎的外殼與海豚的下顎外形相同，其內(nèi)是由多個(gè)沿柔性下顎長(zhǎng)度方向并聯(lián)設(shè)置的隔板分割成的多腔體流體驅(qū)動(dòng)柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)，各腔體之間均連通，使得內(nèi)部壓強(qiáng)一致；所述柔性下顎的頂部通過(guò)纖維限制層封閉，并在纖維限制層上覆蓋一層硅膠柔性層；所述塑形層設(shè)置于柔性下顎的外緣處，用于提高柔性下顎的剛度；所述氣孔設(shè)置于柔性下顎和執(zhí)行器固定件之間，通過(guò)快速接頭與流體驅(qū)動(dòng)裝置采用硅膠管連接；

所述仿生海豚頭部與視覺(jué)模塊通過(guò)螺釘和密封膠墊進(jìn)行密封連接；所述視覺(jué)模塊包括雙目攝像頭、攝像頭防護(hù)罩、第一攝像頭穿線(xiàn)螺栓和第二攝像頭穿線(xiàn)螺栓，所述雙目攝像頭設(shè)置于仿生海豚頭部的額頭處，雙目攝像頭的數(shù)據(jù)線(xiàn)分別從設(shè)置于過(guò)渡段的第一攝像頭穿線(xiàn)螺栓和第二攝像頭穿線(xiàn)螺栓穿過(guò)；所述攝像頭防護(hù)罩為透明視覺(jué)防護(hù)罩，通過(guò)密封膠墊實(shí)現(xiàn)其密封安裝，作為仿生海豚頭部額頭處的蒙皮，防護(hù)雙目攝像頭。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述仿生海豚頭部與柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)、過(guò)渡段均采用螺釘連接；所述過(guò)渡段為仿生海豚機(jī)器人的浸水艙。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述照明模塊包括水下照明燈和照明燈防護(hù)罩，兩個(gè)水下照明燈對(duì)稱(chēng)設(shè)置于雙目攝像頭的兩側(cè)，并分別通過(guò)照明燈防護(hù)罩進(jìn)行密封保護(hù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述柔性下顎的材料為硅膠。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述柔性下顎的外殼壁厚為1.5-3mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述執(zhí)行器固定件與柔性下顎進(jìn)行粘接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器，其特征在于：所述流體驅(qū)動(dòng)裝置中的流體為水、液壓油或者空氣。

8.一種采用權(quán)利要求1所述仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器進(jìn)行水下作業(yè)的方法，其特征在于具體步驟如下：

步驟一：當(dāng)所述柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)開(kāi)始執(zhí)行抓取動(dòng)作時(shí)，所述水泵開(kāi)始工作，通過(guò)調(diào)整各三通換向閥的通路，將柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部壓力變?yōu)樨?fù)壓，組成負(fù)壓回路，柔性下顎彎曲增大，即流體從柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)流出，實(shí)現(xiàn)張嘴的動(dòng)作，壓力表檢測(cè)出此時(shí)負(fù)壓壓力；

步驟二：通過(guò)調(diào)整各三通換向閥的通路，組成正壓回路，流體從所述水泵出水口流出，依次經(jīng)過(guò)第二三通換向閥、過(guò)濾器、減壓閥、第一三通換向閥流向第一三通接頭，然后流體在第一三通接頭處分別流入壓力表和柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)；流體從水倉(cāng)經(jīng)過(guò)第二三通接頭、第三三通換向閥流入水泵的入水口，水泵開(kāi)始工作，將流體充入柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部，所述柔性下顎彎曲減小并與頭部上顎部分閉合，實(shí)現(xiàn)咬合動(dòng)作，達(dá)到預(yù)設(shè)咬合力后，水泵停止工作，此時(shí)壓力表檢測(cè)出此時(shí)正壓壓力；

步驟三：當(dāng)抓取任務(wù)完成后，要松開(kāi)抓取目標(biāo)時(shí)，通過(guò)調(diào)整第一三通換向閥、第四三通換向閥的通路，組成泄壓回路，流體從柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)流出，經(jīng)過(guò)第一三通接頭、第一三通換向閥、第四三通換向閥、第二三通接頭流回水倉(cāng)，降低柔性抓取執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)部壓力，松開(kāi)抓取目標(biāo)。