CN105856269A - 负压辅助杆簇自适应机器人手装置 - Google Patents
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Abstract
负压辅助杆簇自适应机器人手装置,属于机器人手技术领域,包括基座、多个滑动推杆、弹性薄膜、弹性薄膜管、拉膜件、驱动器、传动机构、流体驱动源、第一流体、第二流体和多个簧件。该装置用于机器人抓取物体,实现了自适应抓取功能。当装置接触物体时,利用多个滑动推杆的自由上下滑动达到包裹不同大小和形状物体的自适应效果;利用第二流体充入弹性薄膜管锁紧滑动推杆,再利用第一流体排出带来弹性薄膜收缩,拉动多个滑动推杆末端向中心弯曲聚拢,多点多向施加抓持力,利用拉膜件拉动弹性薄膜使弹性薄膜变形,借助产生的局部低压区域进一步依靠大气压进行抓取,可实现对物体的稳定抓持。该装置结构简单,可靠性好,适用范围广。
Description
技术领域
本发明属于机器人手技术领域,特别涉及一种负压辅助杆簇自适应机器人手装置的结构设计。
背景技术
机器人手在机器人领域中有广泛的用途,用于将机器人与物体临时的连接和固定起来,并能够在适当的时候进行释放,前者实现了抓取物体,后者实现了放开物体。一般的机器人手为了降低成本被制作成具有两个相对运动的部分,以便于最简单的实现抓取和释放功能。也有许多模仿人手的结构,设计为具有更多的手指和手指上具有若干关节,但是那样会带来机械系统、传感系统、控制系统和控制算法的复杂度和高昂的成本。部分机器人手具有适应性,即在抓取前并未知晓要抓取的物体是何种形状与大小,在抓取中也未对抓取的物体进行传感检测,但是却可以自适应地抓取,这种对于物体形状、大小的自动适应性能使得机器人手在实现更为广泛抓取不同物体的同时并不增加传感与控制需求。
Peter B.Scott在文献(Peter B.Scott,“The’Omnigripper’:a form of robotuniversal gripper”,Robotica,vol.3:pp 153-158,1985)中介绍了一种机械被动式适应物体形状的通用夹持器Omnigripper。该夹持器具有两组杆簇集合,每组杆簇集合有多个相互平行的长杆,这些由待抓物体推动而自由上下滑动的长杆达到了适应物体形状的目的,再结合驱动器驱动两组杆簇靠拢或离开,实现对物体的抓持。举例来说,当机器人的末端靠向放置在某个支持面(如桌面)上的物体时,物体挤压长杆使其向基座内滑动,由于长杆数量较多,且长杆较细(直径较小),不同的长杆接触到不同的物体表面点,各长杆向手掌内的滑动距离不同,这种距离与物体的局部形状有关;之后,一左一右的两组杆簇集合再合拢夹持住物体,利用长杆从侧面夹持住物体,达到抓取目的。
该装置的不足之处在于:
(1)无法做到多向抓持。该装置对目标物体施加抓取力时,该抓取力只能沿着两组杆簇集合合拢的方向,相当于二指夹持器,产生的仅仅是一维夹持模式,夹持效果差。
(2)对于特定方向放置的长条状物体抓持失效。当目标物体与该方向平行且目标物体在该方向上长于该装置,则目标物体不会因两组伸缩杆合拢而受到抓持力,如抓取一个长条状的物体。
(3)结构复杂、能耗大。该装置有2组杆簇集合,需要2个相互运动的可运动支承件(或运动基座)、一套直线导轨、2个滑块、驱动器、传动机构等,结构较为复杂,且要让一个具有许多长杆的笨重杆簇集合运动是比较耗能的。
(4)长期使用的可靠性差。所有长杆及滑槽均暴露在工作环境中,在充满粉尘、飞絮的工厂车间环境中,长杆之间易夹入小的异物,滑槽中会因为积满尘絮纤维而无法滑动,各种影响和减小使用寿命的因素很多,在多粉尘的食品、纺织、矿业开采等工厂车间中,尘土吸附集聚在长杆及滑槽中,大大影响长杆在基座中滑动效果,甚至产生故障。
(5)抓持稳定性有待提高。该装置对目标物体的抓持力仅由两组杆簇集合合拢而产生,仅能采用抓持力的力封闭抓取物体,而缺少较好的包络式形封闭抓取效果,因为,力封闭抓取物体未必一定会产生形封闭抓取,但是形封闭抓取一定包括了力封闭抓取,因此抓取稳定性已达到形封闭为最好。
Eric Brown等人在文献(Eric Brown,Nicholas Rodenberga,John Amendb,AnnanMozeikac,Erik Steltzc,Mitchell R.Zakind,Hod Lipsonb,HeinrichM.Jaegera.Universal robotic gripper based on the jamming of granularmaterial.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United Statesof America(PNAS),vol.107,no.44:18809–18814,doi:10.1073/pnas.1003250107,Sept.17,2010)中介绍了一种基于颗粒阻塞固化原理的通用机器人手。该机器人手包括可变形的弹性薄膜、一个端口、滤网、放置在膜皮内流体(如气体)和大量颗粒材料(如咖啡颗粒)和流体源(例如泵或可排空容器)。
该装置的工作原理为:膜皮中的颗粒可在膜皮内自由运动,当机器人的末端靠向放置在某个支持面的物体时,物体可以挤压膜皮,使膜皮内的颗粒受到挤压而运动,不同颗粒在膜皮内的运动程度不同,这种运动程度与物体的形状有关,达到自适应物体形状的效果。之后,膜皮内的流体被吸走,颗粒由于滤网的存在留在膜皮内,颗粒由于相互挤压摩擦产生阻塞固化效果,利用固化的颗粒群体隔着膜皮对物体产生接触点,造成多指多点接触抓取的效果,此外局部可能产生密封的低压区域以获得大气压力辅助抓取效果。
该装置的不足之处在于:
(1)该装置采用大量的颗粒材料,颗粒材料的磨损会较大地减弱该装置的使用寿命;
(2)该装置在抓取不同的物体时需要调节装置内颗粒的多少以更好地抓取不同的物体,极大地减小了其通用性;
(3)该装置需要将膜皮内的流体几乎全部抽吸走,能耗大,流体源(如泵)成本高,可排空容器体积大或可排空容器的压力大。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处,提供一种负压辅助杆簇自适应机器人手装置。该装置用于抓取物体,对物体大小和形状具有自适应性;达到对物体的多向抓持效果:能够在多个方向对物体提供抓持力,对不同方向放置的各种形状物体均可有效抓持;适合在较多粉尘和飞絮等恶劣工作环境中使用,长期使用的可靠性好;结构简单,抓持稳定性高。
本发明采用如下技术方案:
本发明设计的一种负压辅助杆簇自适应机器人手装置,包括基座和K个滑动推杆;每个所述滑动推杆的一端滑动镶嵌在基座中且滑动方向与该滑动推杆的中心线平行,所有所述滑动推杆的中心线相互平行;本发明提供的流体柔性杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:该负压辅助杆簇自适应机器人手装置还包括弹性薄膜、弹性薄膜管、拉膜件、驱动器、传动机构、第一流体、第二流体、第一流体驱动源、第二流体驱动源和K个簧件;所述基座包括K个通孔、至少一个第一端口和至少一个第二端口;所述第一流体驱动源与第一端口相连,所述第二流体驱动源与第二端口相连;部分或全部所述滑动推杆采用有弯曲弹性的柔性杆,所述柔性杆受力可弯曲且不受力时可复原;所述弹性薄膜管设置在基座中;所述弹性薄膜管经过每个所述滑动推杆的周围,所述弹性薄膜管分别与每个所述滑动推杆相接触;所述驱动器与基座固接,所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连,所述传动机构的输出端与拉膜件一端相连,所述拉膜件的另一端与弹性薄膜固接;所述第二流体密封在所述弹性薄膜管中;所述弹性薄膜管可变形;所述弹性薄膜管设有至少一个开口,所述弹性薄膜管的开口与所述第二端口相连通;所述第i个簧件的两端分别连接基座与第i个滑动推杆;所有所述滑动推杆的一端均从基座的同一侧伸出;所述弹性薄膜可变形,所述弹性薄膜具有开口,所述弹性薄膜包裹所有滑动推杆伸出基座的部分,所述弹性薄膜的开口密封固接在基座上;所述弹性薄膜与基座构成一个对第一流体密封的腔室,第一流体密封在所述腔室中;所述第一端口为第一流体进入腔室的入口或离开腔室的出口;其中,K为大于3的自然数;i=1,2,…,K;i为自然数。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第一流体驱动源采用泵。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第二流体驱动源采用泵。
如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述拉膜件与弹性薄膜的下端的中心区域相连。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述弹性薄膜由柔性可排空的材料制成,所述弹性薄膜管由柔性可排空的材料制成。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第一流体驱动源采用流体容器。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第二流体驱动源采用流体容器。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述滑动推杆包括至少一个杆件和至少一个可弯曲的弹性件;所述杆件和弹性件串联在一起。
如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述拉膜件采用腱绳。
如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述驱动器采用电机、汽缸或液压缸。
本发明与现有技术相比,具有以下突出特点:
本发明装置采用多个滑动推杆、弹性薄膜、弹性薄膜管、流体、流体驱动源和簧件等综合实现离散空间自适应抓取功能,利用多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能,不需要根据物体的形状、大小调整该装置,利用第二流体充入弹性薄膜管锁紧滑动推杆,利用第一流体排出弹性薄膜时大气压的帮助,使得弹性薄膜收缩,多个滑动推杆向装置的中心弯曲变形,达到对物体的多点多向稳定抓持效果;该装置对不同方向放置的各种形状物体(如长条状物体)均可有效抓持;该装置中,所有的滑动推杆与通孔等较好地封闭在了装置内部,因此该装置适合在比较恶劣(如存在较多粉尘、飞絮)的工作环境中使用;由于实现了多向抓取,能够在多个方向对目标物体提供抓持力;利用拉膜件拉动弹性薄膜,使弹性薄膜与待抓物体间出现低压区域,进一步依靠大气压辅助抓取,因此抓持稳定性高。该装置结构简单,可靠性好,适用范围广。
附图说明
图1是本发明提供的负压辅助杆簇自适应机器人手装置的一种实施例的剖视图。
图2是图1所示实施例的轴侧剖视图。
图3是图1所示实施例的一种三维外观图。
图4是图1所示实施例的另一种三维外观图。
图5是图1所示实施例的下基座的俯视图。
图6是图1所示实施例的下基座的三维示意图。
图7、图8和图9是图1所示实施例抓取球状目标物体的过程示意图。
图10和图11是图1所示实施例抓取球状目标物体的原理示意图。
图12是图10的部分放大示意图。
图13是图11的部分放大示意图。
图14是图1所示实施例在该实施例抓取球状目标物体时的部分结构正视图。
图15是图1所示实施例在该实施例抓取球状目标物体时部分结构的三维示意图。
图16是在图1所示实施例对球状目标物体施加夹持力前该实施例与球状目标物体的三维外观图。
图17是在图1所示实施例对球状目标物体施加夹持力后该实施例与球状目标物体的三维外观图。
图18、19和图20是图1所示实施例抓取长条状目标物体的过程示意图。
图21是图1所示实施例在该实施例抓取长条状目标物体的部分结构正视图。
图22是图1所示实施例在该实施例抓取长条状目标物体的部分结构三维示意图。
图23是在图1所示实施例对长条状目标物体施加夹持力前该实施例与长条状目标物体的三维外观图。
图24是在图1所示实施例对长条状目标物体施加夹持力后该实施例与长条状目标物体的三维外观图。
图25是本发明的又一种实施例的滑动推杆的示意图。
在图1至图25中:
1-基座,11-通孔,12-上基座,13-中间基座,14-下基座,
15-第一端口,16-第二端口,17-第三端口,18-基座槽,2-滑动推杆,
21-杆件,22-弹性件,3-簧件,4-弹性薄膜,5-弹性薄膜管,
6-夹紧圈,71-第一流体,72-第二流体,8-导管,9-拉膜件,
101-驱动器(电机),102-联轴器,103-绕线筒,11-低压区域,
121-球状目标物体,122-长条状目标物体,13-支承面。
具体实施方式
下面结合附图及实施例进一步详细说明本发明的具体结构、工作原理及工作过程。
本发明设计的一种负压辅助杆簇自适应机器人手装置,包括基座和K个滑动推杆;每个所述滑动推杆的一端滑动镶嵌在基座中且滑动方向与该滑动推杆的中心线平行,所有所述滑动推杆的中心线相互平行;本发明提供的流体柔性杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:该负压辅助杆簇自适应机器人手装置还包括弹性薄膜、弹性薄膜管、拉膜件、驱动器、传动机构、第一流体、第二流体、第一流体驱动源、第二流体驱动源和K个簧件;所述基座包括K个通孔、至少一个第一端口和至少一个第二端口;所述第一流体驱动源与第一端口相连,所述第二流体驱动源与第二端口相连;部分或全部所述滑动推杆采用有弯曲弹性的柔性杆,所述柔性杆受力可弯曲且不受力时可复原;所述弹性薄膜管设置在基座中;所述弹性薄膜管经过每个所述滑动推杆的周围,所述弹性薄膜管分别与每个所述滑动推杆相接触;所述驱动器与基座固接,所述驱动器的输出轴与传动机构的输入端相连,所述传动机构的输出端与拉膜件一端相连,所述拉膜件的另一端与弹性薄膜固接;所述第二流体密封在所述弹性薄膜管中;所述弹性薄膜管可变形;所述弹性薄膜管设有至少一个开口,所述弹性薄膜管的开口与所述第二端口相连通;所述第i个簧件的两端分别连接基座与第i个滑动推杆;所有所述滑动推杆的一端均从基座的同一侧伸出;所述弹性薄膜可变形,所述弹性薄膜具有开口,所述弹性薄膜包裹所有滑动推杆伸出基座的部分,所述弹性薄膜的开口密封固接在基座上;所述弹性薄膜与基座构成一个对第一流体密封的腔室,第一流体密封在所述腔室中;所述第一端口为第一流体进入腔室的入口或离开腔室的出口;其中,K为大于3的自然数;i=1,2,…,K;i为自然数。
取K=40,则本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置的一种实施例,如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示。该实施例包括基座1、弹性薄膜4、弹性薄膜管5、拉膜件9、驱动器101、传动机构、第一流体71、第二流体72、第一流体驱动源、第二流体驱动源、40个滑动推杆2和40个簧件3;每个所述滑动推杆2的一端滑动镶嵌在基座1中且滑动方向与该滑动推杆的中心线平行,所有所述滑动推杆2的中心线相互平行;所述基座1包括40个通孔11、第一端口15和第二端口16;所述第一流体驱动源与第一端口71相连,所述第二流体驱动源与第二端口72相连;部分或全部所述滑动推杆2采用有弯曲弹性的柔性杆,所述柔性杆受力可弯曲且不受力时可复原;所述弹性薄膜管5以可与每个所述通孔11相接触的关系设置在基座1中;所述驱动器101与基座1固接,所述驱动器101的输出轴与传动机构的输入端相连,所述传动机构的输出端与拉膜件9一端相连,所述拉膜件9的另一端与弹性薄膜固接;所述第二流体72密封在所述弹性薄膜管5中;所述弹性薄膜管5受力可膨胀变形,不受力可恢复;所述弹性薄膜管5设有一个开口,所述开口与所述第二端口16相连通;所述第i个簧件3的两端分别连接基座1与第i个滑动推杆2;所有所述滑动推杆2的一端均从基座1的同一侧伸出;所述弹性薄膜4可变形,所述弹性薄膜4具有开口,所述弹性薄膜4包裹所有滑动推杆2伸出基座1的部分,所述弹性薄膜4的开口密封固接在基座1上;所述弹性薄膜4与基座1构成一个对第一流体7密封的腔室,第一流体7密封在所述腔室中;所述第一端口15为第一流体7进入腔室的入口或离开腔室的出口;其中,i=1,2,…,40;i为自然数。
本实施例中,所述第一流体驱动源和第二流体驱动源均采用泵,所述泵为可逆作用泵。
本实施例中,所述拉膜件9采用腱绳,所述拉膜件9与弹性薄膜4的下端的中心区域相连。
另一种实施例中,所述第一流体驱动源采用流体容器,所述第二流体驱动源采用流体容器。
本实施例中,所述弹性薄膜4由柔性可排空的材料制成。本实施例中,所述弹性薄膜管5由柔性可排空的材料制成。
本发明中的流体可以是气体也可以是液体。本实施例中,所述第一流体71为气体,所述第二流体72为气体。所述第一流体71为空气。所述第二流体72为空气。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述滑动推杆包括至少一个杆件和至少一个可弯曲的弹性件;所述杆件和弹性件串联在一起。在另一种实施例中,所述滑动推杆23,如图25所示,包括至少一个不可弯曲、不可压缩的杆件21和至少一个可弯曲、可压缩的弹性件22;所述刚性杆21和弹性件22串联在一起。
本发明所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述驱动器采用电机、汽缸或液压缸。在本实施例中,所述驱动器采用电机101。
尽管较软的弹性薄膜4起到了软指面抓持的效果,不过,另一种实施例中,所述滑动推杆23的末端可以采用弹性材料,这样有利于实现更好的软指面抓取效果,推杆末端与弹性薄膜4的局部接触点扩展为接触区域,接触范围更大,抓取效果更好。
本实施例中,所述基座1包括上基座12、中间基座13、和下基座14;所述下基座14结构如图5和图6所示,所述中间基座13与下基座14均设有基座槽16;所述弹性薄膜管5置于中间基座13的基座槽与下基座14的基座槽组成的腔室内。
本实施例中,所述传动机构包括联轴器102和绕线筒103;所述联轴器连接绕线筒103与驱动器103,所述绕线筒套103设在基座1上,所述拉膜件9一端固接在绕线筒上,另一端固接在弹性薄膜4上。
本实施例中,所述基座1还设有第三端口17。
本实施例还包括夹紧圈6,所述夹紧圈6将弹性薄膜4固接在基座1上。
本实施例还包括导管8,所述导管8连接第一端口15、第三端口17和下基座14与弹性薄膜4构成的腔室。
下面结合附图介绍图1所示实施例的工作原理。
本实施例的初始状态如图1、图2、图3和图4所示,此时第一端口15、第二端口16和第三端口17均关闭,第i个滑动推杆2在第i个簧件3的作用下,第i个滑动推杆2的大部分伸出下基座14并处在下基座14与弹性薄膜4构成的腔室内;此时驱动器101未启动,拉膜件9处于松弛状态;其中,i=1,2,…,40;i为自然数。
在该实施例对目标物体实施抓取时,第三端口17打开,保持与第三端口17相连通的流体源的压力为大气压,或者将第二端口17与大气连通(本实施例中流体为气体)。由于在弹性薄膜4内的第一流体71的压力与大气压相同,弹性薄膜4上处于平衡状态,此时由于第二端口16关闭,第二流体驱动源未作用,弹性薄膜管5未膨胀,故滑动推杆2可以自由滑动在通孔11中。该实施例在机械臂的带动下靠近放在支承面上的物体并对物体产生挤压。若装置内的滑动推杆2下方对应的弹性薄膜4的区域碰触到了物体,则该滑动推杆2会在目标物体的反作用力下相对于抓持装置向上滑动;而若滑动推杆2下方对应的弹性薄膜4的区域未碰触到目标物体,该滑动推杆2不会相对于抓持装置运动;由于不同的滑动推杆2在目标物体的挤压反作用力下产生了不同的滑动距离,故弹性薄膜4自适应地包裹住目标物体,如图10所示。
之后,第二端口16打开,第二流体驱动源通过第二端口16对弹性薄膜管5充入第二流体72(本实施例中为空气),弹性薄膜管5内的第二流体72压强增大至大于弹性薄膜管5外第一流体71的压强,弹性薄膜管5开始膨胀直至挤压滑动镶嵌在第j个通孔11中的第j个滑动推杆2,第j个滑动推杆2受到挤压不能滑动;该过程如图12和图13所示;其中,j=1,2,…,40;j为自然数。
当所有滑动推杆被弹性薄膜管5挤压锁定后,保持第二端口16打开;而后第一端口11打开,第三端口13关闭,在第一流体驱动源的作用下,基座1与弹性薄膜4所构成的腔室内的部分或全部空气排出,导致该腔室内的压强小于外界大气压强,弹性薄膜4受外界大气压强的挤压而收缩;由于滑动推杆2被锁定,故在弹性薄膜4收缩过程中,滑动推杆2不会向上滑动;而由于滑动推杆2具有可弯曲的弹性,故滑动推杆2会受到弹性薄膜4的挤压而向该装置中部有一定程度的聚拢弯曲变形,进而在目标物体的侧面对目标物体产生了挤压力——即抓持力;在该装置对物体包裹并产生抓持力后,驱动器101启动,带动拉膜件9拉动弹性薄膜,使弹性薄膜产生变形,进而使弹性薄膜与物体之间产生局部低压区域11,依靠大气压提供辅助抓持力;在抓取过程中原理图如图10和图11所示;滑动推杆2的弯曲情况如图14、图15、图21和图22所示,在施加抓取力前时该装置与物体的三维外观如图16和图23所示;在施加抓取力后时该装置与物体的三维外观如图17和图24所示;整个抓取过程如图7至图9和图18至图20所示。
在该实施例与目标物体间产生局部低压区域和该实施例对目标物体产生了侧面挤压力后,该抓持装置在机械臂的运动下实现了对目标物体的抓取。
在释放物体时,驱动器101反向驱动,使拉膜件9松弛后关闭驱动器;而后第一端口15关闭,第三端口17打开,基座1与弹性薄膜4组成的腔室内重新充满气体,该腔室内压强与外界压强相同,因而弹性薄膜4回复到了初始状态;此时第二流体驱动源通过第二端口16对弹性薄膜管5作用,吸走第二流体72,使弹性薄膜管5收缩,弹性薄膜管5不再挤压滑动推杆2,滑动推杆2可自由滑动,而后关闭第二端口16;此时移开机器人手装置,第i个滑动推杆2在第i个簧件3的作用下也回复到伸出基座1最长的初始状态,并且由于滑动推杆2不再受到弹性薄膜4挤压,滑动推杆2恢复伸直的初始状态,进而对目标物体的抓取力消失,实现了对目标物体的释放。其中,i=1,2,…,36;i为自然数。
本发明装置采用多个滑动推杆、弹性薄膜、弹性薄膜管、流体、拉膜件、流体驱动源和簧件等综合实现离散空间自适应抓取功能,利用多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能,不需要根据物体的形状、大小调整该装置,利用第二流体充入弹性薄膜管锁紧滑动推杆,利用第一流体排出弹性薄膜时大气压的帮助,使得弹性薄膜收缩,多个滑动推杆向装置的中心弯曲变形,达到对物体的多点多向稳定抓持效果,利用拉膜件拉动弹性薄膜使弹性薄膜与目标物体间产生局部低压区域,增大了抓持的可靠性;该装置对不同方向放置的各种形状物体(如长条状物体)均可有效抓持;该装置中,所有的滑动推杆与通孔等较好地封闭在了装置内部,因此该装置适合在比较恶劣(如存在较多粉尘、飞絮)的工作环境中使用;由于实现了多向抓取,能够在多个方向对目标物体提供抓持力,而且还能够依靠产生低压区域进一步依靠大气压辅助抓取,因此抓持稳定性高。该装置结构简单,可靠性好,适用范围广。
Claims (10)
1.一种负压辅助杆簇自适应机器人手装置,包括基座(1)和K个滑动推杆(2);每个所述滑动推杆(2)的一端滑动镶嵌在基座(1)中且滑动方向与该滑动推杆(2)的中心线平行,所有所述滑动推杆(2)的中心线相互平行;其特征在于:该负压辅助杆簇自适应机器人手装置还包括弹性薄膜(4)、弹性薄膜管(5)、拉膜件(9)、驱动器(101)、传动机构、第一流体(71)、第二流体(72)、第一流体驱动源、第二流体驱动源和K个簧件(3);所述基座(1)包括K个通孔(11)、至少一个第一端口(15)和至少一个第二端口(16);所述第一流体驱动源与第一端口(71)相连,所述第二流体驱动源与第二端口(72)相连;部分或全部所述滑动推杆(2)采用有弯曲弹性的柔性杆,所述柔性杆受力可弯曲且不受力时可复原;所述弹性薄膜管(5)设置在基座(1)中;所述弹性薄膜管(5)经过每个所述滑动推杆的周围,所述弹性薄膜管分别与每个所述滑动推杆相接触;所述驱动器(101)与基座(1)固接,所述驱动器(101)的输出轴与传动机构的输入端相连,所述传动机构的输出端与拉膜件(9)一端相连,所述拉膜件(9)的另一端与弹性薄膜固接;所述第二流体(72)密封在所述弹性薄膜管(5)中;所述弹性薄膜管(5)可变形;所述弹性薄膜管(5)设有至少一个开口,所述弹性薄膜管(5)的开口与所述第二端口(16)相连通;所述第i个簧件(3)的两端分别连接基座(1)与第i个滑动推杆(2);所有所述滑动推杆(2)的一端均从基座(1)的同一侧伸出;所述弹性薄膜(4)可变形,所述弹性薄膜(4)具有开口,所述弹性薄膜(4)包裹所有滑动推杆(2)伸出基座(1)的部分,所述弹性薄膜(4)的开口密封固接在基座(1)上;所述弹性薄膜(4)与基座(1)构成一个对第一流体(71)密封的腔室,第一流体(71)密封在所述腔室中;所述第一端口(15)为第一流体(71)进入腔室的入口或离开腔室的出口;其中,K为大于3的自然数;i=1,2,…,K;i为自然数。
2.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第一流体驱动源采用泵。
3.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第二流体驱动源采用泵。
4.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述拉膜件(9)与弹性薄膜(4)的下端的中心区域相连。
5.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述弹性薄膜(4)由柔性可排空的材料制成,所述弹性薄膜管(5)由柔性可排空的材料制成。
6.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第一流体驱动源采用流体容器。
7.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述第二流体驱动源采用流体容器。
8.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述滑动推杆包括至少一个杆件(21)和至少一个可弯曲的弹性件(22);所述杆件(21)和弹性件(22)串联在一起。
9.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述拉膜件(9)采用腱绳。
10.如权利要求1所述的负压辅助杆簇自适应机器人手装置,其特征在于:所述驱动器采用电机、汽缸或液压缸。
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Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107457797A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-12-12 | 清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地 | 多孔双层流体自适应机器人手装置 |
CN108481363A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-04 | 郭玉华 | 一种微驱动机器人手臂制备方法 |
CN109571539A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 清华大学 | 可控力的快速抓取杆簇自适应机器人手装置 |
WO2019155884A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
WO2019155885A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
CN110524568A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-12-03 | 李泽铭 | 叠片伸缩平夹抓取滑管自适应机器人手装置 |
CN111712436A (zh) * | 2018-02-07 | 2020-09-25 | 兰帕克公司 | 自动垫料适应设备和方法 |
CN112605978A (zh) * | 2019-07-27 | 2021-04-06 | 南京昱晟机器人科技有限公司 | 基于工业用软体抓取机器人的抓取方法 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0437792A1 (en) * | 1989-12-20 | 1991-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Flexible finger member |
JP2013223897A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
CN104924315A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-23 | 清华大学 | 磁流变液辅助柔性掌面自适应欠驱动机器人手装置 |
CN105058372A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-11-18 | 清华大学 | 多维杆簇自适应机器人抓持装置 |
CN105583831A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置 |
CN105583850A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置 |
CN105583821A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 流体驱动多维自适应机器人手装置 |
CN205889235U (zh) * | 2016-05-27 | 2017-01-18 | 清华大学 | 负压辅助杆簇自适应机器人手装置 |
-
2016
- 2016-05-27 CN CN201610366030.3A patent/CN105856269A/zh active Pending
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0437792A1 (en) * | 1989-12-20 | 1991-07-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Flexible finger member |
JP2013223897A (ja) * | 2012-04-20 | 2013-10-31 | Toyota Industries Corp | ロボットハンド |
CN104924315A (zh) * | 2015-05-11 | 2015-09-23 | 清华大学 | 磁流变液辅助柔性掌面自适应欠驱动机器人手装置 |
CN105058372A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-11-18 | 清华大学 | 多维杆簇自适应机器人抓持装置 |
CN105583831A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置 |
CN105583850A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 柔性件缠绕弹性变位杆簇自适应机器人手装置 |
CN105583821A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-18 | 清华大学 | 流体驱动多维自适应机器人手装置 |
CN205889235U (zh) * | 2016-05-27 | 2017-01-18 | 清华大学 | 负压辅助杆簇自适应机器人手装置 |
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107457797A (zh) * | 2017-06-08 | 2017-12-12 | 清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地 | 多孔双层流体自适应机器人手装置 |
CN107457797B (zh) * | 2017-06-08 | 2023-11-03 | 清研(洛阳)先进制造产业研究院 | 多孔双层流体自适应机器人手装置 |
CN111712436A (zh) * | 2018-02-07 | 2020-09-25 | 兰帕克公司 | 自动垫料适应设备和方法 |
WO2019155884A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
WO2019155885A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2019-08-15 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
JPWO2019155885A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2020-10-22 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
JPWO2019155884A1 (ja) * | 2018-02-07 | 2020-10-22 | 本田技研工業株式会社 | 把持装置 |
CN108481363B (zh) * | 2018-04-11 | 2021-06-29 | 郭玉华 | 一种微驱动机器人手臂制备方法 |
CN108481363A (zh) * | 2018-04-11 | 2018-09-04 | 郭玉华 | 一种微驱动机器人手臂制备方法 |
CN109571539A (zh) * | 2018-12-13 | 2019-04-05 | 清华大学 | 可控力的快速抓取杆簇自适应机器人手装置 |
CN109571539B (zh) * | 2018-12-13 | 2023-12-15 | 清华大学 | 可控力的快速抓取杆簇自适应机器人手装置 |
CN112605978A (zh) * | 2019-07-27 | 2021-04-06 | 南京昱晟机器人科技有限公司 | 基于工业用软体抓取机器人的抓取方法 |
CN112605978B (zh) * | 2019-07-27 | 2022-02-01 | 南京昱晟机器人科技有限公司 | 基于工业用软体抓取机器人的抓取方法 |
CN110524568A (zh) * | 2019-08-06 | 2019-12-03 | 李泽铭 | 叠片伸缩平夹抓取滑管自适应机器人手装置 |
CN110524568B (zh) * | 2019-08-06 | 2024-04-16 | 李泽铭 | 叠片伸缩平夹抓取滑管自适应机器人手装置 |
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