[發明專利]一種磁控顆粒阻塞型自適應球形抓取器

在審

• 申請號: 202110572637.8
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113276140A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 楊平安;劉中邦;李銳;屈正微;黃鑫;向莎;壽夢杰;吳德成
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/12
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 李弱萱

本發明屬于軟體機器人自動化作業領域，涉及一種磁控顆粒阻塞型自適應球形抓取器，包括柔性抓手與磁場控制裝置；所述柔性抓手包括內部填充有磁流變材料的蒙皮；所述磁場控制裝置包括基座以及設置在基座上的螺旋線圈；所述蒙皮設置在所述基座上，通過所述螺旋線圈調整蒙皮內磁流變材料的磁場，調整柔性抓手形態；所述基座上開設有與蒙皮內部相連通的儲存腔，用于容納至少部分磁流變材料在柔性抓手形態改變后進入儲存腔。本發明可實現物體的快速、穩定、可靠、自適應抓取，并且結構簡單，實用性強，抓取力大，兼容性強，易于裝配，可用于抓取類機器人。

技術領域

本發明屬于軟體機器人自動化作業領域，涉及一種磁控顆粒阻塞型自適應球形抓取器。

背景技術

近年來，隨著時代科技的發展，機器人技術在社會生活、工業生產等諸多領域成為了不可缺失的重要組成部分，其中機器柔性抓手的靈活可靠性成為了直接影響機器人工作性能的關鍵因素。傳統的機械柔性抓手按工作原理主要可大致分為爪刺抓取和負壓吸附兩大類。爪刺抓取是模擬人類指關節對物體進行夾持操作，夾持力常為恒定力矩。但是，當抓取易碎物品，或無法得知抓取所需具體力度的情況下，爪刺柔性抓手容易對物品造成損壞，無法實現精準抓取。負壓吸附則是模擬章魚、壁虎等生物的吸盤結構對物體進行吸附操作，需要依靠電機對吸盤抽真空。然而，在面對表面不平整、或表面具有裂縫的物品時，負壓吸附類柔性抓手常常無法實現可靠抓取，容易出現吸附無效的情況。

隨著科學技術的不斷進步，人們開始期望柔性抓手能夠完成對危險易碎物品的精準抓取，例如實現易燃易爆物品的轉移拆除、微小醫療器械的可靠抓取、食品果蔬的有效分揀等。這些工作對于柔性抓手的柔順性、可靠性、高效性的要求極高。因而，具備可變形能力的柔性抓手便開始引起社會的廣泛關注。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種磁控顆粒阻塞型自適應球形抓取器，該裝置用于抓取物體，可以自動適應物體形狀，并且抓持力大，結構簡單，容易控制，能夠實現快速穩定操作。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種磁控顆粒阻塞型自適應球形抓取器，包括柔性抓手與磁場控制裝置；所述柔性抓手包括內部填充有磁流變材料的蒙皮；所述磁場控制裝置包括基座以及設置在基座上的螺旋線圈；所述蒙皮設置在所述基座上，通過所述螺旋線圈調整蒙皮內磁流變材料的磁場，調整柔性抓手形態；所述基座上開設有與蒙皮內部相連通的儲存腔，用于容納至少部分磁流變材料在柔性抓手形態改變后進入儲存腔。

可選的，所述基座包括相互連接的內基座和外基座，所述內基座設置在所述柔性抓手的端部，所述外基座環繞設置在所述柔性抓手的外側。

可選的，所述內基座內設有通道，該通道一端朝向柔性抓手設置，另一端開設在內基座的外表面；所述螺旋線圈包括第一螺旋線圈及第二螺旋線圈，所述第一螺旋線圈設置在通道內，并連通至通道外側。

可選的，所述第二螺旋線圈設置在所述外基座與所述柔性抓手之間。

可選的，所述通道呈“7”字型布置，一端朝向柔性抓手設置，另一端開設在內基座的側面。

可選的，所述基座內設有用于存放冷卻液的內腔，所述冷卻液用于冷卻螺旋線圈。

可選的，所述磁流變材料由高分子基體、軟磁性顆粒和非磁性阻塞顆粒組成，所述高分子基體包括聚二甲基硅氧烷、聚偏氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚氨酯、聚酰亞胺、共聚酯、水凝膠、硅橡膠、環氧樹脂中的任一種或者任意組合；所述軟磁性顆粒包括純鐵粉、羰基鐵粉、羰基鎳粉、鐵鎳合金粉末、硅鋼粉中的任一種或者任意組合；所述非磁性阻塞顆粒包括一種或多種聚合物顆粒、木屑、碎麥粒、沙粒、糖顆粒、非磁性金屬顆粒中的任一種或者任意組合。

可選的，所述冷卻液包括純水、酒精型冷卻液、甘油型冷卻液、乙二醇型冷卻液、丙二醇型冷卻液中的任一種或者任意組合。