[發(fā)明專利]增穩(wěn)自愈合仿生手指及仿生軟性手

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110487515.9
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113103266B
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伊繼烜;張凱;漸南南;朱文博;孫一博
• 申請（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/06;B25J15/10
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供一種增穩(wěn)自愈合仿生手指，包括：連接氣室單元，包括多個(gè)連接氣室，每個(gè)連接氣室均連接至氣動(dòng)系統(tǒng)；多列主氣室單元，對應(yīng)連接于所述多個(gè)連接氣室，每列主氣室單元包括順次串接設(shè)置的多個(gè)主氣室；以及吸盤結(jié)構(gòu)，設(shè)置于每個(gè)所述主氣室的表面；其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)對所述主氣室單元充放氣能夠使得所述主氣室單元朝不同方向彎曲，同時(shí)使得所述吸盤結(jié)構(gòu)能夠在負(fù)壓狀態(tài)下產(chǎn)生吸附力。同時(shí)本公開還提供一種基于所述增穩(wěn)自愈合仿生手指的仿生軟性手。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及仿生機(jī)器人\機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種增穩(wěn)自愈合仿生手指及仿生軟性手。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的機(jī)器人末端執(zhí)行器在抓取非規(guī)則物體時(shí)存在抓取困難的問題，因?yàn)榉且?guī)則物體具有異性異構(gòu)的特點(diǎn)，即物體的形狀、軟硬各異；此外，非規(guī)則物體還可能在抓取過程中產(chǎn)生較大晃動(dòng)，如具有生命的非規(guī)則物體。

根據(jù)構(gòu)成末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)主體材料的軟硬度，機(jī)器人的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)基本可分為剛性和軟性兩大類。對于剛性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，又可大致分為多指夾爪和多指靈巧手。多指夾爪大多針對具有特定形狀和軟硬程度的物體設(shè)計(jì)，難以勝任異性異構(gòu)物體的抓取。剛性靈巧手雖能滿足多樣、復(fù)雜的需求，但剛性材料比所夾取物體的材料硬、與材料接觸對為點(diǎn)接觸等特點(diǎn)，使其容易損傷被抓物體，這限制了剛性靈巧手的執(zhí)行速度。此外，剛性靈巧手一般價(jià)格昂貴，這些因素極大限制了剛性靈巧手的使用范圍。

與剛性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)相比，作為軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軟性靈巧手具有不易損傷物體、控制靈活簡單、成本低廉等優(yōu)勢，在快速穩(wěn)定抓取復(fù)雜幾何形狀物體方面有著廣闊的應(yīng)用前景。根據(jù)抓取原理，軟抓手可大致分為驅(qū)動(dòng)抓取、變剛度抓取和利用吸附抓取三類。采用驅(qū)動(dòng)原理或變剛度原理抓取的軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，對于具有扁平表面和可變形表面物體的抓取效果一般。利用吸附原理抓取物體的軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，則不適合抓取具有非凸表面的物體。此外，由于軟材料固有的低剛度的特點(diǎn)，使軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)較難抵抗如剪切、扭轉(zhuǎn)等載荷。對于可能在抓取過程中產(chǎn)生較大自身晃動(dòng)的物體，軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)在抓取運(yùn)輸過程中一般存在抓取穩(wěn)定性問題，同時(shí)，軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)也更容易在抓取過程中受到損傷，導(dǎo)致其抓取能力下降，甚至喪失抓取功能，這大大限制了軟抓手的應(yīng)用和推廣。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問題

基于上述問題，本公開提供了一種增穩(wěn)自愈合仿生手指及仿生軟性手，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中對有較大自晃動(dòng)的物體抓取效果差，軟性末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)易受損等技術(shù)問題。

(二)技術(shù)方案

本公開的一個(gè)方面，提供一種增穩(wěn)自愈合仿生手指，包括：連接氣室單元，包括多個(gè)連接氣室，每個(gè)連接氣室均連接至氣動(dòng)系統(tǒng)；多列主氣室單元，對應(yīng)連接于所述多個(gè)連接氣室，每列主氣室單元包括順次串接設(shè)置的多個(gè)主氣室；以及吸盤結(jié)構(gòu)，設(shè)置于每個(gè)所述主氣室的表面；其中，所述氣動(dòng)系統(tǒng)對所述主氣室單元充放氣能夠使得所述主氣室單元朝不同方向彎曲，同時(shí)使得所述吸盤結(jié)構(gòu)能夠在負(fù)壓狀態(tài)下產(chǎn)生吸附力。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述主氣室單元表面及吸盤結(jié)構(gòu)與所吸附物體接觸的表面設(shè)置有自愈合軟材料保護(hù)層。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述多列主氣室單元間設(shè)置有隔斷。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述同一主氣室單元中相鄰的兩個(gè)主氣室之間為變形體側(cè)壁，所述變形體側(cè)壁為凹槽形。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述吸盤結(jié)構(gòu)包括吸附面，以及吸盤變形體；所述吸盤變形體內(nèi)部形成一吸盤空腔。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述吸盤空腔與對應(yīng)的主腔室相連。

根據(jù)本公開實(shí)施例，所述隔斷兩側(cè)分別包括2～6列主氣室單元。

根據(jù)本公開實(shí)施例，位于所述隔斷同一側(cè)的相鄰列的主氣室單元形成抗扭轉(zhuǎn)花紋結(jié)構(gòu)，所述抗扭轉(zhuǎn)花紋結(jié)構(gòu)選自弓形結(jié)構(gòu)、梯形結(jié)構(gòu)、三角形結(jié)構(gòu)。