CN101579859A - 光控抓取装置及抓取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光控抓取装置，至少包含底座，其中，该底座上设有手臂，该手臂上设有至少可产生抓取形变的单元，所述抓取单元内起形变作用的部件由光致形变材料制成。本发明还提供了一种抓取方法，即利用光照射抓取装置的抓取单元上的光致形变材料使该抓取单元发生形变从而实现抓取功能。本发明中的光控抓取装置执行机构以及操作机构都相对简单，其尺寸可以做到较小；本发明提供的抓取方法还具有快速、精确、环保、能耗小的优点，并且具有可远程操作等其他驱动方式所不具备的特点。

Description

光控抓取装置及抓取方法

技术领域

本发明涉及材料以及自动化技术领域，特别涉及一种利用光直接控制的抓取装置以及抓取方法。

背景技术

抓取装置是自动化装置中的重要结构和关键部位，传统的抓取装置是采用伺服电机作为驱动器，通过传动机构将伺服电机的运动传递到自动化装置的末端，或是采用气动、液压等驱动方式，这就需要自动化装置具有电机、齿轮、传送带等很多相关设备，这些设备的存在严重制约着自动化装置的小型化，并且电机、齿轮的介入使自动化装置的操纵系统较为复杂。也有一些其他的驱动方式，例如有人将形状记忆合金应用于抓取装置中，但是形状记忆合金很容易受温度的变化和和工作介质的不同的影响，而且响应速度也很难达到实际使用的要求。

众所周知，光具有快速、准确、清洁环保，储量丰富等一系列优异的性能，它是最好的远程控制方式，如果不需要任何其他传动措施能用光直接控制抓取装置，那将会非常的方便，这也是人类多年的梦想。2003年，复旦大学俞燕蕾教授和东京工业大学池田富树教授合作研制出了光致弯曲液晶高分子材料(Nature，2003年425期，第145页)，该材料在紫外光的照射下在数秒内就能够产生三维的弯曲形变，在可见光或是热的作用下形变又能够回复，整个过程重复进行，材料本身却不出现疲劳，这给光控抓取装置的制备带来了一丝希望。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种利用光照射即可实现抓取运动的抓取装置，该抓取装置可应用于空间狭小、无法供电、强磁场等苛刻领域，克服了某些环境下无法应用装置实施工作的缺陷。其采用的技术方案如下所述。

一种抓取装置，至少包含底座，其中，该底座上设有手臂，该手臂上设有可产生抓取形变的抓取单元，所述抓取单元内起抓取形变作用的部件由光致形变材料制成。

其中，所述的抓取单元由两层构成，其中一层的材料由光致形变材料构成，另一层的材料由柔性高分子材料构成，层与层之间通过粘结剂粘结，所述的抓取单元的形状为半圆形，所述光致形变材料所在层的两端分别设有钩形抓取结构。

其中，所述的柔性高分子材料优选为聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶中的一种，或者有它们构成的复合高分子材料，优选聚乙烯材料。

其中，所述的粘结剂选自聚丙烯酸酯类粘结剂、聚氨酯类粘结剂、环氧树脂类粘结剂、橡胶类粘结剂中的一种，优选为环氧树脂类粘结剂。

本发明的另一目的在于提供一种驱动抓取装置的方法，其采用的技术方案如下所述。

一种抓取方法是利用光照射抓取装置上的抓取单元上的光致形变材料使该抓取单元发生形变从而控制抓取装置的动作。

其中，所述的抓取单元由两层构成，其中一层的材料由光致形变材料构成，另一层的材料由柔性高分子材料构成，层与层之间通过粘结剂粘结，所述的抓取单元的形状为半圆形，所述光致形变材料所在层的两端分别设有钩形抓取结构。

其中，光照射光致形变材料构成的层使该层产生收缩，关闭光照使该层恢复原始状态。

本发明提供的光控抓取装置以及抓取方法对于现在的技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明中的抓取装置不再是传统的电驱动型，不再需要电机、减速器、齿轮、传送带等一系列相关的结构，极大地简化了抓取装置的设计，由于执行机构以及操作机构都相对简单，本发明提供的抓取装置尺寸明显减小；

(2)与现有的其他驱动方式相比较，光驱动快速、精确、环保、能耗小，并且具有可远程操作等其他驱动方式所不具备的特点；

(3)抓取装置各部件的材料是以高分子材料为主，部件较少，原料价格低廉，易于产业化。

(4)抓取装置各个部件之间的材料兼容性较好，因此可以根据不同的需要对抓取装置进行改装，只要将执行不同动作的部位按照一定的顺序组装起来就可以实现所需要的功能，与传统的电驱动抓取装置相比，具有极高的灵活度。

附图说明

图1是本发明实施例中一种光控抓取装置的结构示意图；

附图中标记的含义：

1   底座            10  抓取单元

11  上层            12  下层

13  钩形抓取结构    100 手臂

具体实施方式

现依据附图并结合下述具体实施例对本发明做进一步的描述。

实施例

请见图1所示，一种光控抓取装置至少包括底座1，该底座1上设有手臂100，所述的手臂100的尾端固定于底座1之上，手臂100上设有抓取单元10，所述手臂100通过粘结剂和抓取单元10相连接，所述的手臂100由柔性高分子材料构成，这里选用的是单向拉伸低密度聚乙烯薄膜。所述的抓取单元10由两层构成，上层11由光致形变材料构成，形状为半圆形，具体选用的是专利CN101225137A中具体实施方式制备得到的材料，下层12由柔性高分子材料构成，形状为半圆形，这里选用的是单向拉伸低密度聚乙烯薄膜，层与层之间通过粘结剂粘结，所述的上层11的两端分别设有钩形抓取结构13。前面所述的光致形变材料及其制备方法可选自公开号为CN 101225137A、公开日为2008年7月23日的发明专利中的材料及方法、公开号为CN 101041779A、公开日为2007年9月26日的发明专利中的材料及方法或者申请号为中国专利申请200910045903.0的发明专利中的材料及制备方法。所述的光致形变材料所在的层的厚度为20微米，所述的单向拉伸低密度聚乙烯薄膜所在的层厚度为12微米，单向拉伸低密度聚乙烯薄膜的密度为0.92g/cm³。所述的粘结剂选用的是环氧树脂。

下面描述所述的抓取装置是如何被光驱动实现抓取物体的功能。所述的光致形变材料在光的作用下可产生形变，这个过程将光能直接转化为机器能，在本发明中就利用了光致形变材料这一特点，将光致形变材料与传统高分子材料相结合制成了类似于人手的单元，这个单元中各种材料相配合实现了物体抓取功能。请见抓取单元10，其将光致形变材料与柔性高分子材料分别作为上下层然后形成整个抓取单元呈半圆形的结构，光致形变材料所在的上层11在光的照射下表面会产生收缩，故所述抓取单元10在外层收缩力的作用下开始展开令所述的半圆形的结构的弧形变大(类似于人手的张开)，然后关闭光源，此时下层12的柔性高分子材料的弹力将弧形变大的结构拉回至初始的半圆形结构(类似于人手的闭合)，由于上层11的两端分别设有钩形抓取结构13，该抓取结构可以牢固的钩住待抓取的物品，通过上述的过程可以实现抓取单元10将物体抓住的功能。

以上的描述和附图表示了本发明的优选实施例。可以理解，在不背离由所附权利要求所定义的本发明的原理的精神和范围的条件下，各种增加、变形和替换都应被包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种光控抓取装置，至少包含底座，其特征在于，该底座上设有手臂，该手臂上设有可产生抓取形变的抓取单元，所述抓取单元内起抓取形变作用的部件由光致形变材料制成。

2、如权利要求1所述的光控抓取装置，其特征在于，所述的抓取单元由两层构成，其中一层的材料由光致形变材料构成，另一层的材料由柔性高分子材料构成，层与层之间通过粘结剂粘结，所述的抓取单元的形状为半圆形，所述光致形变材料所在层的两端分别设有钩形抓取结构。

3、如权利要求2所述的光控抓取装置，其特征在于，所述的柔性高分子材料优选为聚乙烯、聚丙烯、天然橡胶中的一种，或者有它们构成的复合高分子材料，优选聚乙烯材料。

4、如权利要求2所述的光控抓取装置，其特征在于，所述的粘结剂选自聚丙烯酸酯类粘结剂、聚氨酯类粘结剂、环氧树脂类粘结剂、橡胶类粘结剂中的一种，优选为环氧树脂类粘结剂。

5、一种抓取方法，其特征在于，利用光照射抓取装置上的抓取单元上的光致形变材料使该抓取单元发生形变从而控制抓取装置的抓取动作。

6、如权利要求5所述的抓取方法，其特征在于，所述的抓取单元由两层构成，其中一层的材料由光致形变材料构成，另一层的材料由柔性高分子材料构成，层与层之间通过粘结剂粘结，所述的抓取单元的形状为半圆形，所述光致形变材料所在层的两端分别设有钩形抓取结构。

7、如权利要求5所述的抓取方法，其特征在于，光照射光致形变材料构成的层使该层产生收缩，关闭光照使该层恢复原始状态。

Images