[实用新型]一种气颗粒混合驱动变刚度软体机器人

说明书

本实用新型公开了一种气颗粒混合驱动变刚度软体机器人，包括具有内腔的弹性变形体；抽真空充气装置，所述抽真空充气装置与所述弹性变形体相连接并用于向所述内腔充入气体，同时用于抽出所述内腔内的气体，使所述内腔形成真空或负压；颗粒输送装置，所述颗粒输送装置与所述弹性变形体相连接并用于向所述内腔输送颗粒。本实用新型具有高柔顺性和大承载能力的特点，能有效解决不规则形状、软质、易损物体的抓取和搬运需求。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种气颗粒混合驱动变刚度软体机器人。

背景技术

近年来,随着新材料与快速加工制造技术的发展，软体机器人技术已成为机器人技术领域的研究热点。与传统刚体机器人相比，软体机器人采用弹性聚合物、凝胶、流体及颗粒物质等低弹性模量材料制备的软体机器人具有环境适应能力强、内禀安全等特点，被视为扩展机器人能力边界的重要使能技术。软体抓手是目前最接近工程应用的软体机器人之一，与刚性工业机器人配合，可完成不规则、软质、易损物体的抓取和搬运。理想的软体抓手在接触物体时软体抓手应保持柔顺，贴合物体外形；需要抓取时，可以瞬时提高刚性，提高承载能力，并同时维持软体抓手的变形状态不变。现有采用气体驱动的气动软体抓手虽具有优良的柔顺性，能有效与物体外形贴合，但是气动软体抓手刚度低，承载能力有限，最大抓取重量只有5KG，应用范围受到极大限制，与工业需求还有较大差矩。

为提高软体抓手的承载能力，专利文献CN201711363921.4公开的一种变刚度软体机器人系统，包括软体机器人、真空抽气装置和粒子输送装置，所述软体机器人具有由弹性变形腔壁围成的容腔，所述弹性变形腔壁上设有抽真空通道和输送通道；所述真空抽气装置与抽真空通道连接，用于将容腔内部空气抽出实现容腔内部真空或负压；所述粒子输送装置与输送通道连接，向容腔内输送软体机器人的致变形介质。颗粒物质充满弹性变形腔壁内腔，当弹性变形腔壁抓取物体时，颗粒物质在弹性变形腔壁内流动以适应被抓物体的形状，后真空抽气装置使弹性变形腔壁抽真空或负压，颗粒物质体积分数减小，颗粒进入堵塞状态，有效增强了弹性变形腔壁的刚性，提高了软体机器人的承载能力，但随着弹性变形腔壁内颗粒物质增多，弹性变形腔壁对颗粒的约束反力逐渐增加，导致颗粒物质流动性降低，使得弹性变形腔壁对外呈现的变形柔顺性大大降低，弹性变形腔壁无法与物体外形有效贴合，影响物体的抓取，同时使得软体机器人能抓取物体的形状受到限制，应用范围有限。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种高柔顺性且大承载能力的气颗粒混合驱动变刚度软体机器人，能有效解决不规则形状、软质、易损物体的抓取和搬运需求。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种气颗粒混合驱动变刚度软体机器人，包括：

具有内腔的弹性变形体；

抽真空充气装置，所述抽真空充气装置与所述弹性变形体相连接并用于向所述内腔充入气体，同时用于抽出所述内腔内的气体，使所述内腔形成真空或负压；

颗粒输送装置，所述颗粒输送装置与所述弹性变形体相连接并用于向所述内腔输送颗粒。

进一步地，所述弹性变形体上设有与所述内腔相连通的气体通道和颗粒输送通道，所述抽真空充气装置通过换向阀与所述气体通道相连通；所述颗粒输送装置与所述颗粒输送通道相连通。

进一步地，所述抽真空充气装置包括与所述弹性变形体相连接的气缸和与所述气缸相连接的第一直线驱动机构。

进一步地，所述抽真空充气装置还包括与所述弹性变形体相连接的真空泵。

进一步地，所述气体通道上设有用于防止所述颗粒通过的滤网。

进一步地，所述颗粒为具有稳定结构形态的固态粒子，所述固态粒子的直径为0.1-3mm。

进一步地，所述颗粒输送装置包括与所述弹性变形体相连接的柱塞组件和与所述柱塞组件相连接的第二直线驱动机构。