CN107214729B - 一种具有多功能抓取的柔性气动机械手 - Google Patents

Abstract

一种具有多功能抓取的柔性气动机械手，包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指，抓取物体时，第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部，呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上，驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换。本发明可在“十字形”抓取态和“矩形”抓取态中快速切换，适用物体类型广，且抓取稳定性好，抓取准确，效率较高。

Description

一种具有多功能抓取的柔性气动机械手

技术领域

本发明涉及机械手，具体是涉及一种具有多功能抓取的柔性气动机械手。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，越来越多的机械手用于工业自动化生产中。传统的工业机械手一般为刚性机械手，具有较好的控制精度和可操作性，但它一般体型较大，需要工作空间大，不易抓取一些体积相对较小的物体，且由于机械手刚性较大，不宜抓取和搬运形状不规则、易碎易损物体。而在食品工业、包装行业、通讯行业等工业自动化生产中很多时候需要抓取和搬运这类物体，刚性机械手无法完成这些工作，而人工完成这项工作效率低且精度低、误差较大。因此，设计新的具有柔性、能够抓取和搬运形状不规则、刚度小、尺寸不大的物体是解决工业自动化生产中的一个重要课题。

柔性机械手目前主要有嵌入式气压驱动网格、气压驱动人工肌肉、电磁驱动形状记忆合金、温度变化驱动器、化学催化驱动器、特殊仿生材料驱动器等驱动装置。这些机械手一般柔性较好，具有无限自由度，有较强的伸缩能力，整体尺寸不大、重量较轻，能够抓取和搬运一些形状不规则、易损易碎的、尺寸不大的物品，且能在小型工作空间内灵活完成，这是传统刚性机械手所不具备的。

国外方面，德国费斯托公司率先研制出了基于气压变化的包覆式软体抓取器，但由于包覆面较小，仅适于小型球类物体的抓取，对长方体、圆柱体等其它类物体抓取效果较差，且抓取力较小。

国内方面，已经有一些机构做了柔性机械手的相关研究，取得了一些成果。CN104175314 A公开了一种基于SMA和SSMA驱动的软体机器人，但其中存在刚性关节，依靠较大电压产生电流驱动，机器人整体形变范围较小。CN205704258U公开了一种软体四指机器人，该四指机器人是一种固定的“矩形”并排抓取方式，不适合抓取球体、正方体等规则形状物体，抓取球体、正方体等规则形状物体的稳定性差或抓取不够准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种可在“十字形”抓取态和“矩形”抓取态中快速切换的具有多功能抓取的柔性气动机械手。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种具有多功能抓取的柔性气动机械手，包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指，抓取物体时，第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部；呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上；驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换。

进一步，所述驱动机构包括驱动电机、第一传动机构、第二传动机构，驱动电机的输出轴分别与第一传动机构和第二传动机构相连，抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点逆时针针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点逆时针旋转45度。

进一步，所述第一传动机构为槽轮机构，槽轮机构包括第一槽轮、第二槽轮和拨盘，拨盘上设有第一圆柱销和第二圆柱销，第一圆柱销和第二圆柱销绕拨盘中心呈180度分布；驱动电机的输出轴与拨盘相连，第一槽轮和第二槽轮的槽数分别为八个，第一圆柱销带动第一槽轮运动，第二圆柱销带动第二槽轮运动，拨盘顺时针旋转135度，第一槽轮和第二槽轮逆时针旋转45度；第一槽轮上设有第一传动轴，第一传动轴下端设有第一旋转机构，第一旋转机构与第一柔性手指相连；第二槽轮上设有第三传动轴，第三传动轴下端设有第三旋转机构，第三旋转机构与第三柔性手指相连。

进一步，所述第二传动机构为齿轮机构，齿轮机构包括位于同一水平面的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，第二齿轮和第三齿轮设于第一齿轮的两侧，第二齿轮、第三齿轮分别与第一齿轮啮合，第四齿轮设于第二齿轮的一侧，第四齿轮与第二齿轮啮合，第五齿轮设于第三齿轮的一侧，第五齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮齿数相同，第四齿轮与第五齿轮齿数相同，第一齿轮与第二齿轮的齿数比为1:1，第二齿轮与第四齿轮的齿数比为1:3，驱动电机顺时针旋转135度，第四齿轮和第五齿轮顺时针旋转45度；第一齿轮设于第一传动机构的下方，第一齿轮与第一传动机构之间通过连接轴连接，第四齿轮上设有第二传动轴，第二传动轴下端设有第二旋转机构，第二旋转机构与第二柔性手指相连；第五齿轮上设有第四传动轴，第四传动轴下端设有第四旋转机构，第四旋转机构与第四柔性手指相连。

进一步，所述第一传动机构为齿轮机构，齿轮机构包括第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮；第七齿轮设于第六齿轮的一侧，第八齿轮设于第六齿轮的另一侧，第七齿轮、第八齿轮分别与第六齿轮啮合，第七齿轮与第八齿轮齿数相同，第六齿轮与第七齿轮的齿数比为1:3，驱动电机带动第六齿轮顺时针旋转135度，第六齿轮与第七齿轮逆时针转动45度；第六齿轮设于第二传动机构上方，第六齿轮与第二传动机构通过连接轴连接；第六齿轮与驱动电机的输出轴连接，第一传动轴设于第七齿轮上，第三传动轴设于第八齿轮上。

进一步，所述第一旋转机构包括第一上旋转体和第一下旋转体，第一上旋转体与第一下旋转体通过第一连接轴连接，第一上旋转体与第一传动轴连接，第一柔性手指与第一下旋转体连接；第二旋转机构包括第二上旋转体和第二下旋转体，第二上旋转体与第二下旋转体通过第二连接轴连接，第二上旋转体与第二传动轴连接，第二柔性手指与第二下旋转体连接；第三旋转机构包括第三上旋转体和第三下旋转体，第三上旋转体与第三下旋转体通过第三连接轴连接，第三上旋转体与第三传动轴连接，第三柔性手指与第三下旋转体连接；第四旋转机构包括第四上旋转体和第四下旋转体，第四上旋转体与第四下旋转体通过第四连接轴连接，第四上旋转体与第四传动轴连接，第四柔性手指与第四下旋转体连接，第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体和第四下旋转体上均开有柔性手指安装孔，各柔性手指带有气管的一端安装于相应的下旋转体的安装孔内。

进一步，所述第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的结构相同，包括并列设置的两条柔性块，两条柔性块之间设有中间约束块，中间约束块为长方体长条，两条柔性块粘结到中间约束块上，柔性块内为空腔结构，各柔性块一端分别设有气管，可通过气管向柔性块内充气，两柔性块上套有多个固定套，固定套用于防止柔性块产生径向形变，通过气管向柔性块内充气时，可使柔性块产生轴向形变，变弯曲；气管通过固定套固定在柔性块端部。

进一步，还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机、滚珠丝杠和吸气圆筒，滚珠丝杠包括滚珠丝杆和可在滚珠丝杆上上下运动的丝杆支座，吸取电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接，吸气圆筒设于滚珠丝杆的下端，吸气圆筒与丝杆支座相连，吸气圆筒上设有进气管；吸取机构设于第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的中心位置。

进一步，所述第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴上分别设有轴承，轴承设于轴承座内，还设有支撑板，第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴均穿过支撑板，各轴承座设于支撑板上。

进一步，第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体、第四旋转体外均设有固定块，各旋转体设于相应的固定块内，可在固定块内转动。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

本发明机械手整体形变范围较大，适用物体类型广，可对不同形状、不同尺寸、不同刚度的物体进行柔性抓取，驱动电机转向不同可使机械手在“十字形”抓取态和“矩形”抓取态中快速切换，适于抓取球体、正方体等规则形状物体，也适于抓取长方体、圆柱体、多棱柱、盘状物体等形状物体，且抓取上述形状的物体稳定性好，抓取准确，效率较高。

附图说明

图1是本发明实施例1的主视图。

图2是图1所示实施例去掉法兰盘、外壳和电机固定支座后的主视图。

图3是图1所示实施例去掉法兰盘、外壳和电机固定支座后的正视图。

图4是图1所示实施例呈“十字形”夹持态的主视图。

图5是图1所示实施例呈“十字形”夹持态的仰视图。

图6是图1所示实施例呈“十字形”态抓取小球的示意图。

图7是图1所示实施例呈“矩形”夹持态的主视图。

图8是图1所示实施例呈“矩形”夹持态的仰视图。

图9是图1所示实施例呈“矩形”态抓取三棱柱示意图。

图10是图1所示实施例柔性手指张开的示意图。

图11是图1所示实施例吸取机构吸取细针的示意图。

图12是图1所示实施例第一传动机构和第二传动机构的俯视图。

图13是图1所示实施例“十字形”状态和“矩形”状态转换示意图。

图中：1—法兰盘，2—外壳，3—驱动电机，4—电机固定支座，5—拨盘，6-1—第一槽轮，6-2—第二槽轮，7—拨盘连接轴，8—第一齿轮，9-1—第二齿轮，9-2—第三齿轮，10-1—第四齿轮，10-2—第五齿轮，11—第二传动轴，12-1—第一传动轴，12-2—第三传动轴，13—轴承座， 16—支撑板，17—连接板，18—固定块，19—第三上旋转体，20—第三下旋转体，21—第三传动轴，22-1—第一柔性手指，22-2—第二柔性手指，22-3—第三柔性手指，22-4—第四柔性手指，23—气管，24—进气管，25—吸取电机，26—吸取电机输出轴，27—联轴器，28—滚珠丝杆，29—丝杆支座，30—吸气圆筒。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

参照图1-13，本实施例包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4，抓取物体时，第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部，第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4依次按顺时针方向排布；呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上，第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4依次按顺时针方向排布；驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换。

驱动机构包括驱动电机3、第一传动机构、第二传动机构，驱动电机3的输出轴分别与第一传动机构和第二传动机构相连，抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指22-1和第三柔性手指22-3分别以底部中心为支点逆时针针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指22-2和第四柔性手指22-4分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指22-1和第三柔性手指22-3分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指22-2和第四柔性手指22-4分别以底部中心为支点逆时针旋转45度。

第一传动机构为槽轮机构，槽轮机构包括第一槽轮6-1、第二槽轮6-2和拨盘5，拨盘5上设有第一圆柱销和第二圆柱销，第一圆柱销和第二圆柱销绕拨盘5中心呈180度分布；驱动电机3的输出轴与拨盘5相连，第一槽轮6-1和第二槽轮6-2的槽数分别为八个，第一圆柱销带动第一槽轮6-1运动，第二圆柱销带动第二槽轮6-2运动，拨盘5顺时针旋转135度，第一槽轮6-1和第二槽轮6-2逆时针旋转45度；第一槽轮6-1上设有第一传动轴12-1，第一传动轴12-1下端设有第一旋转机构，第一旋转机构与第一柔性手指22-1相连；第二槽轮6-2上设有第三传动轴12-2，第三传动轴12-2下端设有第三旋转机构，第三旋转机构与第三柔性手指22-3相连。

第二传动机构为齿轮机构，齿轮机构包括位于同一水平面的第一齿轮8、第二齿轮9-1、第三齿轮9-2、第四齿轮10-1和第五齿轮10-2，第二齿轮9-1和第三齿轮9-2设于第一齿轮8的两侧，第二齿轮9-1、第三齿轮9-2分别与第一齿轮8啮合，第四齿轮10-1设于第二齿轮9-1的一侧，第四齿轮10-1与第二齿轮9-1啮合，第五齿轮10-2设于第三齿轮9-2的一侧，第五齿轮10-2与第三齿轮9-2啮合，第二齿轮9-1与第三齿轮9-2齿数相同，第四齿轮10-1与第五齿轮10-2齿数相同，第一齿轮8与第二齿轮9-1的齿数比为1:1，第二齿轮9-1与第四齿轮10-1的齿数比为1:3，驱动电机3顺时针旋转135度，第四齿轮10-1和第五齿轮10-2顺时针旋转45度；第一齿轮8设于拨盘5的下方，第一齿轮8与拨盘5之间通过拨盘连接轴7连接，第四齿轮10-1上设有第二传动轴11，第二传动轴11下端设有第二旋转机构，第二旋转机构与第二柔性手指22-2相连；第五齿轮10-2上设有第四传动轴，第四传动轴下端设有第四旋转机构，第四旋转机构与第四柔性手指22-4相连。各齿轮的顶部设有轴端挡圈，底部设有锁紧环。轴端挡圈和锁紧环起轴向定位作用。

第一旋转机构包括第一上旋转体和第一下旋转体，第一上旋转体与第一下旋转体通过第一连接轴连接，第一上旋转体与第一传动轴12-1连接，第一柔性手指22-1与第一下旋转体连接；第二旋转机构包括第二上旋转体和第二下旋转体，第二上旋转体与第二下旋转体通过第二连接轴连接，第二上旋转体与第二传动轴11连接，第二柔性手指22-2与第二下旋转体连接；第三旋转机构包括第三上旋转体19和第三下旋转体20，第三上旋转体19与第三下旋转体20通过第三连接轴连接，第三上旋转体19与第三传动轴12-2连接，第三柔性手指22-3与第三下旋转体20连接；第四旋转机构包括第四上旋转体和第四下旋转体，第四上旋转体与第四下旋转体通过第四连接轴连接，第四上旋转体与第四传动轴连接，第四柔性手指22-4与第四下旋转体连接，第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体20和第四下旋转体上均开有柔性手指安装孔，各柔性手指带有气管23的一端安装于相应的下旋转体的安装孔内。

第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4的结构相同，包括并列设置的两条柔性块，两条柔性块之间设有中间约束块，中间约束块为长方体长条，两条柔性块粘结到中间约束块上，柔性块内为空腔结构，各柔性块一端分别设有气管23，可通过气管23向柔性块内充气，两柔性块上套有多个固定套，固定套用于防止柔性块产生径向形变，通过气管23向柔性块内充气时，可使柔性块产生轴向形变，变弯曲；气管23通过固定套固定在柔性块端部。中间约束块能够弯曲，但不会发生轴向形变，中间约束块的作用是防止一个柔性块产生轴向形变时带动另一个柔性块产生轴向形变。若无中间约束块，两个柔性块直接粘结，由于柔性块都具有柔性，一个柔性块产生轴向形变会带动另一个柔性块产生轴向形变，这样就达不到弯曲的效果。

通过气管23向其中一条柔性块内充气时，一条柔性块充气产生轴向形变，另一条柔性块不充气不产生轴向形变，这样使得充气时柔性手指一侧产生轴向形变，轴向长度增长，另一侧轴向长度不变，则柔性手指发生弯曲。

还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机25、滚珠丝杠和吸气圆筒30，滚珠丝杠包括滚珠丝杆28和可在滚珠丝杆28上上下运动的丝杆支座29，吸取电机输出轴26通过联轴器27与滚珠丝杆28连接，吸气圆筒30设于滚珠丝杆28的下端，吸气圆筒30与丝杆支座29相连，吸气圆筒30上设有进气管24。吸取机构设于第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4的中心位置。

第一传动轴12-1、第二传动轴11、第三传动轴12-2、第四传动轴上分别设有轴承，轴承设于轴承座13内，还设有支撑板16， 第一传动轴12-1、第二传动轴11、第三传动轴12-2、第四传动轴均穿过支撑板16，各轴承座13设于支撑板16上。

第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体20、第四旋转体外均设有固定块18，各旋转体设于相应的固定块18内，可在固定块18内转动。

各固定块18与支撑板16之间还设有连接板17，各连接板17一端与相应的固定块18连接，另一端与支撑板16连接。

驱动电机3具有自锁功能，驱动电机3上设有电机固定支座4，还设有外壳2，第一传动机构、第二传动机构和驱动电机3设于外壳2内，外壳2下部与支撑板16连接。外壳2顶部设有法兰盘1，便于机械手安装在不同类型的机械臂上。

图13中，实线部分表示第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4呈“十字形”状态，虚线部分表示第一柔性手指22-1，第二柔性手指22-2，第三柔性手指22-3，第四柔性手指22-4呈“矩形”状态。

“十字形”状态到“矩形”状态转换的具体过程：驱动电机3带动第一传动机构和第二传动机构旋转，第一传动机构的第一槽轮6-1带动第一旋转机构转动；第一传动机构的第二槽轮6-2带动第三旋转机构转动；第二传动机构的第四齿轮10-1带动第二旋转机构转动，第二传动机构的第五齿轮10-2带动第四旋转机构转动；驱动电机3带动第一传动机构的拨盘5和第二传动机构的第一齿轮8转动，驱动电机3顺时针转动135度，拨盘5和第一齿轮8随之顺时针转动135度，拨盘5顺时针转动135度，第一槽轮6-1和第二槽轮6-2逆时针转动45度，第一槽轮6-1带动第一旋转机构逆时针转动45度，第一旋转机构带动第一柔性手指22-1逆时针转动45度；第二槽轮6-2带动第三旋转机构逆时针转动45度，第三旋转机构带动第三柔性手指22-3逆时针转动45度；第一齿轮8顺时针转动135度，第二齿轮9-1和第三齿轮9-2逆时针转动135度，第四齿轮10-1和第五齿轮10-2顺时针转动45度（第二齿轮9-1与第四齿轮10-1的齿数比为1:3，旋转角度则为3:1，第三齿轮9-2与第五齿轮10-2的的齿数比为1:3，旋转角度则为3:1），第四齿轮10-1带动第二旋转机构顺时针转动45度，第二旋转机构带动第二柔性手指22-2顺时针转动45度，第五齿轮10-2带动第四旋转机构顺时针转动45度，第四旋转机构带动第四柔性手指22-4顺时针转动45度。在“十字形”状态的基础上，第一柔性手指22-1、第三柔性手指22-3逆时针转动45度，第二柔性手指22-2、第四柔性手指22-4顺时针转动45度后，则变为“矩形”状态。

“矩形”状态到“十字形”状态转换的具体过程：驱动电机3带动第一传动机构和第二传动机构旋转，第一传动机构的第一槽轮6-1带动第一旋转机构转动；第一传动机构的第二槽轮6-2带动第三旋转机构转动；第二传动机构的第四齿轮10-1带动第二旋转机构转动，第二传动机构的第五齿轮10-2带动第四旋转机构转动；驱动电机3带动第一传动机构的拨盘5和第二传动机构的第一齿轮8转动，驱动电机3逆时针转动135度，拨盘5和第一齿轮8随之逆时针转动135度，拨盘5逆时针转动135度，第一槽轮6-1和第二槽轮6-2顺时针转动45度，第一槽轮6-1带动第一旋转机构顺时针转动45度，第一旋转机构带动第一柔性手指22-1顺时针转动45度；第二槽轮6-2带动第三旋转机构顺时针转动45度，第三旋转机构带动第三柔性手指22-3顺时针转动45度；第一齿轮8逆时针转动135度，第二齿轮9-1和第三齿轮9-2顺时针转动135度，第四齿轮10-1和第五齿轮10-2逆时针转动45度（第二齿轮9-1与第四齿轮10-1的齿数比为1:3，旋转角度则为3:1，第三齿轮9-2与第五齿轮10-2的的齿数比为1:3，旋转角度则为3:1），第四齿轮10-1带动第二旋转机构逆时针转动45度，第二旋转机构带动第二柔性手指22-2逆时针转动45度，第五齿轮10-2带动第四旋转机构逆时针转动45度，第四旋转机构带动第四柔性手指22-4逆时针转动45度。在“矩形”状态的基础上，第一柔性手指22-1、第三柔性手指22-3顺时针转动45度，第二柔性手指22-2、第四柔性手指22-4逆时针转动45度后，则变为“十字形”状态。

机械手“十字形”状态适于抓取球体、正方体等规则形状物体。

机械手“矩形”状态适于抓取长方体、圆柱体、多棱柱、盘状物体等形状物体。

吸气机构适于吸取细针、小卡片、纸片等较小尺寸、质量较轻的物体。

机械手呈“矩形”或“十字形”状态抓取物体时，各柔性手指吸气先向外侧弯曲，机械手呈展开状态，使被抓取物体完全容纳于机械手的展开空间内，然后各柔性手指吸气向内侧弯曲，机械手逐渐抓紧物体。

吸取机构吸取物体时，各柔性手指吸气向外侧弯曲到最大程度，机械手呈完全展开状态，吸取电机26转动，带动与联轴器27连接的滚珠丝杠转动，使得套在滚珠丝杆28上的丝杠支座29向下移动，吸气圆筒30随丝杠支座29一起向下移动并抵近细小物体，与吸气圆筒30上方固连的进气管24开始抽气，吸气圆筒30开始吸取物体。

实施例2

本实施例与实施例1的区别仅在于：第一传动机构为齿轮机构，齿轮机构包括第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮；第七齿轮设于第六齿轮的一侧，第八齿轮设于第六齿轮的另一侧，第七齿轮、第八齿轮分别与第六齿轮啮合，第七齿轮与第八齿轮齿数相同，第六齿轮与第七齿轮的齿数比为1:3，驱动电机3带动第六齿轮顺时针旋转135度，第六齿轮与第七齿轮逆时针转动45度。第六齿轮设于第一齿轮8的上方，第一齿轮8与第六齿轮通过第六齿轮连接轴连接；第六齿轮与驱动电机3的输出轴连接，第一传动轴设于第七齿轮上，第三传动轴设于第八齿轮上。其余同实施例1。

本发明的第一传动机构和第二传动机构不局限于槽轮机构或齿轮机构，还可采用皮带机构。

本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。

说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。

Claims (14)

1.一种具有多功能抓取的柔性气动机械手，包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指，其特征在于：抓取物体时，第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部，呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上，驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换；

所述驱动机构包括驱动电机、第一传动机构、第二传动机构，所述驱动电机的输出轴分别与第一传动机构和第二传动机构相连，抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点逆时针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点逆时针旋转45度；

所述第一传动机构为槽轮机构，槽轮机构包括第一槽轮、第二槽轮和拨盘，拨盘上设有第一圆柱销和第二圆柱销，第一圆柱销和第二圆柱销绕拨盘中心呈180度分布；驱动电机的输出轴与拨盘相连，第一槽轮和第二槽轮的槽数分别为八个，第一圆柱销带动第一槽轮运动，第二圆柱销带动第二槽轮运动，拨盘顺时针旋转135度，第一槽轮和第二槽轮逆时针旋转45度；第一槽轮上设有第一传动轴，第一传动轴下端设有第一旋转机构，第一旋转机构与第一柔性手指相连；第二槽轮上设有第三传动轴，第三传动轴下端设有第三旋转机构，第三旋转机构与第三柔性手指相连。

2.如权利要求1所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第二传动机构为齿轮机构，齿轮机构包括位于同一水平面的第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮和第五齿轮，第二齿轮和第三齿轮设于第一齿轮的两侧，第二齿轮、第三齿轮分别与第一齿轮啮合，第四齿轮设于第二齿轮的一侧，第四齿轮与第二齿轮啮合，第五齿轮设于第三齿轮的一侧，第五齿轮与第三齿轮啮合，第二齿轮与第三齿轮齿数相同，第四齿轮与第五齿轮齿数相同，第一齿轮与第二齿轮的齿数比为1:1，第二齿轮与第四齿轮的齿数比为1:3，驱动电机顺时针旋转135度，第四齿轮和第五齿轮顺时针旋转45度；第一齿轮设于第一传动机构的下方，第一齿轮与第一传动机构之间通过连接轴连接，第四齿轮上设有第二传动轴，第二传动轴下端设有第二旋转机构，第二旋转机构与第二柔性手指相连；第五齿轮上设有第四传动轴，第四传动轴下端设有第四旋转机构，第四旋转机构与第四柔性手指相连。

3.如权利要求1或2所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一传动机构的槽轮机构由齿轮机构替代，齿轮机构包括第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮；第七齿轮设于第六齿轮的一侧，第八齿轮设于第六齿轮的另一侧，第七齿轮、第八齿轮分别与第六齿轮啮合，第七齿轮与第八齿轮齿数相同，第六齿轮与第七齿轮的齿数比为1:3，驱动电机带动第六齿轮顺时针旋转135度，第七齿轮与第八齿轮逆时针转动45度；第六齿轮设于第二传动机构上方，第六齿轮与第二传动机构通过连接轴连接；第六齿轮与驱动电机的输出轴连接，第一传动轴设于第七齿轮上，第三传动轴设于第八齿轮上。

4.如权利要求1或2所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一旋转机构包括第一上旋转体和第一下旋转体，第一上旋转体与第一下旋转体通过第一连接轴连接，第一上旋转体与第一传动轴连接，第一柔性手指与第一下旋转体连接；第二旋转机构包括第二上旋转体和第二下旋转体，第二上旋转体与第二下旋转体通过第二连接轴连接，第二上旋转体与第二传动轴连接，第二柔性手指与第二下旋转体连接；第三旋转机构包括第三上旋转体和第三下旋转体，第三上旋转体与第三下旋转体通过第三连接轴连接，第三上旋转体与第三传动轴连接，第三柔性手指与第三下旋转体连接；第四旋转机构包括第四上旋转体和第四下旋转体，第四上旋转体与第四下旋转体通过第四连接轴连接，第四上旋转体与第四传动轴连接，第四柔性手指与第四下旋转体连接，第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体和第四下旋转体上均开有柔性手指安装孔，各柔性手指带有气管的一端安装于相应的下旋转体的安装孔内。

5.如权利要求3所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一旋转机构包括第一上旋转体和第一下旋转体，第一上旋转体与第一下旋转体通过第一连接轴连接，第一上旋转体与第一传动轴连接，第一柔性手指与第一下旋转体连接；第二旋转机构包括第二上旋转体和第二下旋转体，第二上旋转体与第二下旋转体通过第二连接轴连接，第二上旋转体与第二传动轴连接，第二柔性手指与第二下旋转体连接；第三旋转机构包括第三上旋转体和第三下旋转体，第三上旋转体与第三下旋转体通过第三连接轴连接，第三上旋转体与第三传动轴连接，第三柔性手指与第三下旋转体连接；第四旋转机构包括第四上旋转体和第四下旋转体，第四上旋转体与第四下旋转体通过第四连接轴连接，第四上旋转体与第四传动轴连接，第四柔性手指与第四下旋转体连接，第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体和第四下旋转体上均开有柔性手指安装孔，各柔性手指带有气管的一端安装于相应的下旋转体的安装孔内。

6.如权利要求1或2所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的结构相同，包括并列设置的两条柔性块，两条柔性块之间设有中间约束块，中间约束块为长方体长条，两条柔性块粘结到中间约束块上，柔性块内为空腔结构，各柔性块一端分别设有气管，可通过气管向柔性块内充气，两柔性块上套有多个固定套，固定套用于防止柔性块产生径向形变，通过气管向柔性块内充气时，可使柔性块产生轴向形变，变弯曲；气管通过固定套固定在柔性块端部。

7.如权利要求3所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的结构相同，包括并列设置的两条柔性块，两条柔性块之间设有中间约束块，中间约束块为长方体长条，两条柔性块粘结到中间约束块上，柔性块内为空腔结构，各柔性块一端分别设有气管，可通过气管向柔性块内充气，两柔性块上套有多个固定套，固定套用于防止柔性块产生径向形变，通过气管向柔性块内充气时，可使柔性块产生轴向形变，变弯曲；气管通过固定套固定在柔性块端部。

8.如权利要求4所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的结构相同，包括并列设置的两条柔性块，两条柔性块之间设有中间约束块，中间约束块为长方体长条，两条柔性块粘结到中间约束块上，柔性块内为空腔结构，各柔性块一端分别设有气管，可通过气管向柔性块内充气，两柔性块上套有多个固定套，固定套用于防止柔性块产生径向形变，通过气管向柔性块内充气时，可使柔性块产生轴向形变，变弯曲；气管通过固定套固定在柔性块端部。

9.如权利要求1或2所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机、滚珠丝杠和吸气圆筒，滚珠丝杠包括滚珠丝杆和可在滚珠丝杆上上下运动的丝杆支座，吸取电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接，吸气圆筒设于滚珠丝杆的下端，吸气圆筒与丝杆支座相连，吸气圆筒上设有进气管；吸取机构设于第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的中心位置。

10.如权利要求3所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机、滚珠丝杠和吸气圆筒，滚珠丝杠包括滚珠丝杆和可在滚珠丝杆上上下运动的丝杆支座，吸取电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接，吸气圆筒设于滚珠丝杆的下端，吸气圆筒与丝杆支座相连，吸气圆筒上设有进气管；吸取机构设于第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的中心位置。

11.如权利要求4所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机、滚珠丝杠和吸气圆筒，滚珠丝杠包括滚珠丝杆和可在滚珠丝杆上上下运动的丝杆支座，吸取电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接，吸气圆筒设于滚珠丝杆的下端，吸气圆筒与丝杆支座相连，吸气圆筒上设有进气管；吸取机构设于第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的中心位置。

12.如权利要求6所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：还设有吸取机构，吸取机构包括吸取电机、滚珠丝杠和吸气圆筒，滚珠丝杠包括滚珠丝杆和可在滚珠丝杆上上下运动的丝杆支座，吸取电机输出轴通过联轴器与滚珠丝杆连接，吸气圆筒设于滚珠丝杆的下端，吸气圆筒与丝杆支座相连，吸气圆筒上设有进气管；吸取机构设于第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指的中心位置。

13.如权利要求1或2所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴上分别设有轴承，轴承设于轴承座内，还设有支撑板，第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴、第四传动轴均穿过支撑板，各轴承座设于支撑板上。

14.如权利要求4所述的具有多功能抓取的柔性气动机械手，其特征在于：所述第一下旋转体、第二下旋转体、第三下旋转体、第四下旋转体外均设有固定块，各旋转体设于相应的固定块内，可在固定块内转动。

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