[发明专利]一种可变刚度的软体机械手在审

专利信息
申请号: 201810671205.0 申请日: 2018-06-26
公开(公告)号: CN108555947A 公开(公告)日: 2018-09-21
发明(设计)人: 朱银龙;华超;陈昕;刘英;习爽 申请(专利权)人: 南京林业大学
主分类号: B25J15/00 分类号: B25J15/00;B25J15/12
代理公司: 北京科亿知识产权代理事务所(普通合伙) 11350 代理人: 王清义
地址: 210037 *** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 刚度调节 软体 形变 机械手 可变刚度 内置 中空管状结构 合成材料 负压装置 环境交互 介质接触 面积增加 外界操作 纤维组成 液压驱动 作业效率 抽真空 介质层 与操作 硅胶 拉伸 两组 线材 气压 缠绕 纤维 外围 驱动 配合 保证
【说明书】:

本技术公开一种可变刚度的软体机械手,由一个或多个执行单元构成。执行单元包括形变部分和刚度调节部分,形变部分主要由软体基体和外围约束纤维组成,刚度调节部分主要为内置刚度调节介质的介质层。基体为硅胶合成材料制成的柔性中空管状结构,基体外侧为两组按照一定角度缠绕的不可拉伸纤维(线材)。刚度调节部分安装在基体外侧,内置刚度调节介质,对刚度调节部分抽真空,介质接触面积增加导致摩擦力改变,进而改变刚度。软体基体由气压或者液压驱动,刚度调节部分利用负压装置驱动。通过形变部分和刚度调节部分的配合,实现软体机械手兼具刚柔特性,具有极高的作业效率的同时,保证与外界操作对象与操作环境交互时具有极高的安全性。

技术领域

本技术涉及软体机器人夹持器,具体而言是一种可变刚度的软体机械手。

背景技术

进入21世纪以来,机器人技术广泛应用于军事、工业、科学探测等诸多领域。传统机器人一般由刚性模块通过运动副连接构成,每个运动副提供一个(或多个)平动自由度或转动自由度。所有运动副的运动组合形成机器人末端执行器的工作空间,这种机器人具有运动精确的优点,但结构的刚性使其环境适应性较差,在狭窄空间内的运动受到限制。而软体机器人是模仿自然界中的软体动物,由可承受大应变的柔软材料制成,具有较大的柔韧性和连续变形能力,适应环境的能力较强,可在狭窄的空间内进行工作。

目前,软体机器人技术在人机交互、医疗康复等领域有着广阔的发展前景。2013年,柏林工业大学Raphael Deimel等人利用硅橡胶和聚合物纤维研制了一款气体驱动的船型柔性手。手指采用船型通腔结构,外面用纤维缠绕,通过在一侧加入被动层限制,而另一侧拉伸实现弯曲。该柔性手安全简单,易于制造,可以实现31到33种抓取姿态,可以抓取500g左右的物体。

2013年哈佛生物设计实验室的Panagiotis等人针对手部运动障碍的病人研制了一款康复手套 。手指内部是由气囊组成的气动网络采用硅橡胶材料制作,在充气状态下可以产生弯曲运动。2014年,Panagiotis等对前代产品进行了改进。采用聚合物纤维强化,利用液压驱动,通过提高输入压力来增强输出手指力量。通过机械编程来仿照人手关节,实现每个关节的运动,使其更加匹配人的手指运动方式。

软体机器人是机器人技术研究的全新方向,它弥补了传统机器人在某些功能上的缺陷,在很多方面都有其用武之地,未来发展的前景一片光明。但是由于对它的研究才刚刚起步,在材料、设计、加工、传感到控制、使用均存在着一系列问题需要继续研究,所以对于它的研究也充满了困难与挑战。

发明内容

为了弥补软体机械手无法兼顾柔韧性和刚度调节的缺陷,本专利提供一种可变刚度的软体机械手。

本专利解决其技术问题所采用的技术方案是:

一种可变刚度的软体机械手,包括至少一个执行单元;所述执行单元包括形变部分和刚度调节部分,形变部分包括具有内腔的中空管状软体基体和缠绕在软体基体外围的不可拉伸纤维组成,在基体上具有与内腔相通的基体通气孔;刚度调节部分包括用于固定缠绕在基体外侧的不可拉伸纤维的胶水层、环绕胶水层并与胶水层之间形成封闭环形空腔的软质封闭层、设置在环形空腔内的刚度调节介质形成的介质层;环形空腔的两端以封闭环封闭,封闭板上开有与环形空腔内部相通的刚度调节通气孔。

上述的可变刚度的软体机械手,所述基体的内腔为多个关于基体轴线对称分布的内腔,每个基体内腔一端与一个基体通气孔相通。最好,多个执行单元的一端共同设置在第一法兰盘上;与基体通气孔相通的基体通气管、与刚度调节通气孔相通的刚度调节通气管均穿过第一法兰盘。优选,它含包括叠置在第一法兰盘上的第二法兰盘,第一法兰盘与第二法兰盘固定连接;基体通气管、刚度调节通气管均穿过第二法兰盘。

上述的可变刚度的软体机械手,所述基体为柔性半圆柱状结构,其中非圆弧侧材料硬度高于圆弧侧。

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  • 一种夹爪感应块调整结构,具有滑槽的一本体,且该本体两侧设有一对传感器,该滑槽内则设有一对爪片,且该爪片设有一调整孔和两爪片定位孔,而一调整组件设置于爪片内,该调整组件主要是由一调整螺栓穿设具有定位孔的感应块内,该爪片定位孔配合一挡止片覆盖,该挡止片具有一对穿孔、及一螺栓调整孔,并以一对固定螺丝穿过该对穿孔置该爪片定位孔内锁固,使该挡止片顶抵该调整螺栓且连结于该爪片的侧面,并通过该固定螺丝旋松退出该爪片定位孔,使挡止片解除顶抵该调整螺栓,使工具能从螺栓调整孔置入配合该调整螺栓,进而枢转该调整螺栓带动该感应块产生位移,使该定位块下方的感应点得以调整与传感器的间距,由此完成快速调整开闭动作的间距。
  • 一种裁切物料抓取机械手-201920220458.6
  • 黄文涛 - 成都国润通科技发展有限公司
  • 2019-02-21 - 2019-11-05 - B25J15/00
  • 本实用新型公开了一种裁切物料抓取机械手,包括机械手外壳体,还包括固定机构和润滑机构,所述机械手外壳体的前表面固定设置有承重支架,所述承重支架的顶部固定设置有连接转轴杆,所述连接转轴杆的底部固定设置有机械固定爪,所述固定机构包括连接卡槽盒、防滑止动块、防护卡板、提卡夹板、固定把手、收紧弹簧和固定螺纹柱,所述机械固定爪的一侧固定设置有连接卡槽盒,通过设计安装在连接卡槽盒一侧的提拉夹板,以及设计安装在防滑止动块内侧的固定孔,实现了连接卡槽盒和防滑止动块的固定,通过设计安装在提拉夹板底部的收紧弹簧,极大的增加了连接卡槽盒和防滑止动块连接的稳固性,解决了防滑止动块不便更换的问题。
  • 一种甜甜圈机器人抓手-201920230081.2
  • 韩婧茹;李焕志 - 济南翼菲自动化科技有限公司
  • 2019-02-21 - 2019-11-05 - B25J15/00
  • 一种甜甜圈机器人抓手,安装在机器人上配合使用,包括旋转安装组件、抓手开合组件和定位安装组件,抓手开合组件安装于旋转安装组件上,抓手开合组件中的夹爪在旋转安装组件的带动下夹取/释放甜甜圈,定位安装组件安装在抓手开合组件上且旋转安装组件、抓手开合组件可在定位安装组件定位导向作用下上下移动。机械手可以配合视觉系统有效的分拣出黏连以及变形的甜甜圈,提高甜甜圈分拣、剔除效率,可操作性强,避免人工剔除的危险性。
  • 机械手加工装置及自动定位焊接系统-201920326850.9
  • 翁茂静;吴祥波;谭立永 - 深圳市恒晟智能技术有限公司
  • 2019-03-14 - 2019-11-05 - B25J15/00
  • 本申请公开一种机械手加工装置及自动定位焊接系统,涉及机械手加工技术领域。机械手加工装置包括连接机构、转动结构、加工机构、驱动机构和复位机构;连接机构被构造为用于与机械手连接;加工机构被构造为用于对产品进行加工,加工机构通过转动结构与连接机构转动连接;驱动机构被构造为用于驱动加工机构相对连接机构转动,以使得加工机构旋转贴合产品;复位机构被构造为用于驱动加工机构复位。对于处于空间笛卡尔直角坐标系中并与Z轴方向未垂直的产品,机械手加工装置能够对该产品进行自由贴合加工,进而提高加工效率。
  • 复合型多功能机械手-201920388407.4
  • 张海洋 - 山东景阳智能机器人有限公司
  • 2019-03-25 - 2019-11-05 - B25J15/00
  • 本实用新型涉及一种复合型多功能机械手,包括包含有两根纵梁的架体、设在纵梁之间的连接板、臂式夹取总成、板式夹取总成及吸盘式夹取总成。臂式夹取总成的两对爪臂能在第一驱动部作用下同步地上、下翻转动作。板式夹取总成的一对夹板能在第二驱动部作用下向内、向外翻转,且其中一个夹板的下端相对另一个夹板的下端向下延伸,并在该夹板外壁面上设能够在第三驱动部作用下翻转动作的拖齿。吸盘式夹取总成中的吸盘固定安装在连接板的下部,并相对置于两夹板之间。该复合型多功能机械手,能在码垛操作中集搬运托盘式、箱式、桶式等不同形式的物料容具于一体,具有好的通用性,有助于降低码垛行业的机械手设计成本,对行业发展有重要意义。
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