[發(fā)明專利]一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器及方法

有效

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• 申請日: 2020-11-06
• 公開（公告）號: CN112388614B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設計）人: 董華超;羅益嚴;蔡金思;劉杰;譚國潘
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J15/00;B63C11/52
• 代理公司: 西安凱多思知識產權代理事務所(普通合伙) 61290
• 代理人: 云燕春

本發(fā)明一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器及方法，屬于軟體機器人領域；包括仿生海豚頭部、柔性抓取執(zhí)行器、視覺模塊、照明模塊和流體驅動裝置；仿生海豚頭部通過過渡段與仿生海豚機器人的身體部分連接；視覺模塊和照明模塊設置于仿生海豚頭部上；柔性抓取執(zhí)行器為多腔體流體驅動執(zhí)行器，流體驅動裝置安裝于仿生海豚身體內部，用于為柔性抓取執(zhí)行器提供流體驅動壓力，使柔性抓取執(zhí)行器的柔性下顎實現閉合，進一步實現水下抓取作業(yè)。能夠通過調整流體壓力的大小調整不同的咬合力，經過仿真實驗分析，并且根據所抓取的物品所能承受的最大抓取力進行0?18N的調整,可以滿足對水下部分樣本或者生物的抓取；柔性抓取執(zhí)行器由硅膠柔性材料制作，成本低，易于制作。

技術領域

本發(fā)明屬于軟體機器人領域，具體涉及一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器及方法。

背景技術

近年來，軟體機器人以及軟體執(zhí)行器因其本身具有柔順性與自適應性，被廣泛的應用在醫(yī)療、康復、柔性抓取等領域，使得機器人與人之間的交互更加的安全。軟體執(zhí)行器通過仿生學模仿自然界中的軟體動物，結合柔性材料，具有無限多自由度和連續(xù)變形的能力，對環(huán)境具有更好的適應性。

隨著人類對海洋的探索，對水下探測航行器的需求越來越大，遙控或者無人自主的水下機器人已成為開發(fā)海洋的重要工具。當前的水下機器人主要作業(yè)的內容包括探測、采樣、監(jiān)控等，而大部分水下機器人都缺少隱蔽性，容易被探測設備發(fā)現，并且容易驚擾水下動物群。為此，水下仿生魚機器人得到了發(fā)展，其具備了仿生魚的外形優(yōu)勢，不僅提高了流體動力特性，同時還提高了隱蔽性，對水下環(huán)境具有更好的適應性。但是，水下仿生魚機器人因為其體積的限制，所具備的功能較為單一。

發(fā)明專利CN109774904A提出來一種水下仿生機器人咬合機構，能夠搭載在水下仿生魚機器人上進行抓取作業(yè)。但是，該咬合機構為剛性結構，對于水下易碎樣本或者水下動物的抓取適應性不高，容易對目標物造成損傷。

發(fā)明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發(fā)明提出一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器及方法，所述一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器結合了仿生海豚與軟體機器人的特點，能夠將執(zhí)行器搭載于水下仿生海豚機器人上，利用了海豚的外形優(yōu)點，具有高隱蔽性，同時采用流體驅動的柔性執(zhí)行器，使得抓取具有更好地適應性。所述一種仿生海豚柔性抓取執(zhí)行器相較于目前所采用的水下剛性機械手抓對抓取目標物體具有更高的保護性，減小或者避免了對水下抓取目標的損傷。

本發(fā)明的技術方案是：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過渡段與仿生海豚機器人的身體部分連接；其特征在于：還包括柔性抓取執(zhí)行器、視覺模塊、照明模塊和流體驅動裝置；所述視覺模塊和照明模塊設置于仿生海豚頭部的正面，并位于仿生海豚嘴的上方；

所述流體驅動裝置安裝于仿生海豚身體內部，包括水倉、水泵、三通接頭、三通換向閥、過濾器、減壓閥、壓力表，用于為柔性抓取執(zhí)行器提供流體驅動壓力；所述執(zhí)行器到水泵的進水口之間通過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第二三通換向閥一路與水倉相通，另一路通過管道依次連接有過濾器、減壓閥，然后與第一三通換向閥連通；所述水倉與水泵進水口之間依次通過第二三通接頭和第三三通換向閥連通；

所述柔性抓取執(zhí)行器包括執(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；所述柔性下顎通過執(zhí)行器固定件固定于仿生海豚頭部的的底部，柔性下顎的外殼與海豚的下顎外形相同，其內是由多個沿柔性下顎長度方向并聯設置的隔板分割成的多腔體流體驅動執(zhí)行器，各腔體之間均連通，使得內部壓強一致；所述柔性下顎的頂部通過纖維限制層封閉，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；所述氣孔設置于柔性下顎和執(zhí)行器固定件之間，通過快速接頭與流體驅動裝置采用硅膠管連接。

本發(fā)明的進一步技術方案是：所述仿生海豚頭部與柔性抓取執(zhí)行器、過渡段均采用螺釘連接；所述過渡段為仿生海豚機器人的浸水艙。