CN107234627B - 一种软体吸附缠绕抓持器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软体吸附缠绕抓持器。所述软体吸附缠绕抓持器包括：软体臂本体；软体吸盘，所述软体吸盘设置在软体臂本体外表面；软体臂控制系统，所述软体臂控制系统至少部分设置在软体臂本体内；软体吸盘控制系统，所述软体吸盘控制系统设置在所述软体臂本体内并如所述软体吸盘连接；其中，所述软体臂控制系统用于控制所述软体臂本体弯曲运动；所述软体吸盘控制系统用于为所述软体吸盘提供吸力。采用本申请的软体吸附缠绕抓持器可以通过软体吸盘提供抽吸力以及软体臂本体弯曲这两种方式，可实现缠绕与吸取两种抓持方式同时或者分别进行工作。

Description

一种软体吸附缠绕抓持器
技术领域
本发明涉及软体机器人技术领域，特别是涉及一种软体吸附缠绕抓持器。
背景技术
现有的抓持器大都由刚性材料制成，有着控制难度高，成本高，应用单一，安全性低等不足。现有抓持器大多采用单一的抓持方式，或者单一的吸附方式，对于形状、尺寸、摆放姿态各异的物体的抓持稳定性不够。
而现有的软体抓持器由于抓持方式限定，薄片等形状的物体难以被抓持；同时，传统的软体抓持器需大变形以产生足够的力来抓持物体，在频繁的充放气使用过程中，软体抓持器容易产生疲劳，因过度膨胀而破裂，这大大缩短了其使用寿命。
且仅仅通过抓持的方式，被抓持的物体可能因为摩檫力不足的原因导致滑落，并且对于平板等大面积、表面光滑的抓持物体，一般的软体抓持器将难以胜任。
因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种软体吸附缠绕抓持器来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。
为实现上述目的，本发明提供一种软体吸附缠绕抓持器，所述软体吸附缠绕抓持器包括：软体臂本体；软体吸盘，所述软体吸盘设置在软体臂本体外表面；软体臂控制系统，所述软体臂控制系统至少部分设置在软体臂本体内；软体吸盘控制系统，所述软体吸盘控制系统至少部分地设置在所述软体臂本体内并与所述软体吸盘连接；其中，所述软体臂控制系统能够控制所述软体臂本体弯曲运动；所述软体吸盘控制系统能够通过抽真空方式为所述软体吸盘提供吸力。
优选地，所述软体臂本体包括一个充气内腔，所述充气内腔内具有一条气体通道或多条气体通道；所述软体臂控制系统分别与所述一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道连通；其中，所述软体臂控制系统能够为所述一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道单独供气，从而使所述软体臂本体弯曲运动。
优选地，所述软体臂控制系统包括：气源，所述气源与所述充气内腔内的一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道连通；控制器，所述控制器与所述气源连接；其中，所述控制器用于控制所述气源工作，从而使所述气源为所述充气内腔内的气体通道提供气体。
优选地，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括增强结构，所述增强结构内嵌在所述软体臂本体内部。
优选地，所述增强结构为PVC塑料结构。
优选地，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括弹性贴合结构，所述弹性贴合结构贴合所述软体臂本体外表面设置。
优选地，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括丝布，所述丝布设置在所述软体臂本体外表面。
优选地，所述丝布的数量为多个。
优选地，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括传感器，所述传感器设置在所述软体臂本体外表面上并与所述控制器连接，所述传感器用于检测所述软体臂本体外表面变形并将信息传递给所述控制器，所述控制器能够根据所述传感器传递的信息调整所述气源为所述气体通道提供气体的量。
优选地，所述软体吸盘控制系统包括：抽真空管道，所述抽真空管道与所述软体吸盘连接；抽真空泵，所述抽真空泵与所述抽真空管道连接。
采用本申请的软体吸附缠绕抓持器可以通过软体吸盘提供抽吸力以及软体臂本体弯曲这两种方式，可实现缠绕与吸取两种抓持方式同时或者分别进行工作。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构轴示图。
图2是图1所示的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。
图3是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的A-A截面示意图。
图4是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的B-B截面示意图。
图5是根据本发明第二实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构轴示图。
图6是图5所示的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。
图7是图6所示的软体吸附缠绕抓持器的C-C截面示意图。
图8是图6所示的软体吸附缠绕抓持器的D-D截面示意图。
图9是根据本发明第三实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。
图10是图9所示的软体吸附缠绕抓持器的F-F截面示意图。
图11是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的弯曲示意图。
附图标记
1 软体臂本体 4 弹性贴合结构
2 软体吸盘 5 传感器
11 充气内腔
3 PVC塑料结构
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
图1是根据本发明第一实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构轴示图。图2是图1所示的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。图3是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的A-A截面示意图。图4是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的B-B截面示意图。图5是根据本发明第二实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构轴示图。图6是图5所示的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。图7是图6所示的软体吸附缠绕抓持器的C-C截面示意图。图8是图6所示的软体吸附缠绕抓持器的D-D截面示意图。图9是根据本发明第三实施例的软体吸附缠绕抓持器的结构示意图。图10是图9所示的软体吸附缠绕抓持器的F-F截面示意图。图11是图2所示的软体吸附缠绕抓持器的弯曲示意图。
如图1所示的软体吸附缠绕抓持器包括：软体臂本体1、软体吸盘2、软体臂控制系统以及软体吸盘控制系统。
参见图1至图4，在本实施例中，软体吸盘2设置在软体臂本体1外表面；软体臂控制系统至少部分设置在软体臂本体1内；软体吸盘控制系统至少部分地设置在软体臂本体1内并与软体吸盘2连接；其中，软体臂控制系统能够控制软体臂本体弯曲运动；软体吸盘控制系统能够通过抽真空方式为软体吸盘提供吸力。
采用本申请的软体吸附缠绕抓持器可以通过软体吸盘提供抽吸力以及软体臂本体弯曲这两种方式，可实现缠绕与吸取两种抓持方式同时或者分别进行工作。
参见图2及图3，在本实施例中，软体臂本体1包括一个充气内腔11，充气内腔11内具有一条气体通道，软体臂控制系统与该条气体通道连通；其中，软体臂控制系统能够为该条气体通道供气，从而使软体臂本体弯曲运动。
可以理解的是，充气内腔11内的气体通道的数量还可以根据需要而自行设定。例如，设定为两条、三条或者其他数量以增加软体臂的运动自由度。
相应的，为了配合气体通道的数量，软体臂控制系统应当分别与多条气体通道中的每一条气体通道连通；其中，软体臂控制系统能够为多条气体通道中的每一条气体通道单独供气，从而使软体臂本体弯曲运动。采用这种方式，通过软体臂控制系统为不同的气体通道单独供气，可以选择性地控制软体臂本体的弯曲方向，从而使软体吸附缠绕抓持器可以360度或者至少在几个预定方向可以实现弯曲缠绕。
参见图1至图3，在本实施例中，软体吸盘为多个，且各个软体吸盘沿软体臂本体的外表面均匀分布。
在本实施例中，软体吸盘以两列的方式均匀分布在软体臂本体的外表面。且在本实施例中，软体吸盘仅仅分布在软体臂本体的一个面上。
可以理解的是，在软体臂本体可以360度或者至少在几个预定方向弯曲的实施例中，软体吸盘可以均布在软体臂本体的各个面上。
参见图1，在本实施例中，软体臂本体的形状为自一端向另一端呈直径逐渐缩小的结构。
软体臂本体采用这种结构，在充气时其根部(其中一端)到尖端(另一端)弯曲半径逐渐变化，能够适应多种不同体积大小物体。
可以理解的是，软体臂本体可以根据需要而采用其他任意形状。例如，采用等体积的形状。例如，圆柱体。又例如，还可以采用片状形式。
有利的是，将软体臂本体制作成分段式的，即软体臂本体具有多个软体臂本体段，每段软体臂本体段之间通过能够活动的关节连接，每个关节之间相互独立并连接的形式。采用这种形式，能够增加软体臂本体的使用范围。
可以理解的是，采用多关节的形式的实施例中，软体吸附缠绕抓持器进一步包括多个软体臂控制系统以及软体吸盘控制系统，每个软体臂控制系统用于单独控制每段软体臂本体段，每个软体吸盘控制系统用于单独控制每段软体臂本体段。
软体吸附缠绕抓持器进一步包括增强结构，增强结构内嵌在软体臂本体内部。通过设置有增强结构，可以防止在不需要软体臂本体弯曲变形时软体臂本体在重力的作用下弯曲或者变形过大。例如，参见图11，在图11所示中，软体臂本体通过软体臂控制系统的控制从而弯曲，此时,当软体臂本体过长时，如果没有增设增强结构，则在重力的作用下，软体臂本体1可能会在图11的切向方向弯曲，从而妨碍抓持器的使用。
在本实施例中，增强结构为PVC塑料结构3。通过增加有PVC塑料结构，可以防止软体臂本体1在重力的作用下弯曲或者变形过大。
可以理解的是，在可以360度或者至少在几个预定方向弯曲的实施例中，增强结构可以采用用于预设自由度的连杆结构来预设可以弯曲的方向。
参见图1至图3，在本实施例中，软体吸附缠绕抓持器进一步包括弹性贴合结构4，该弹性贴合结构4贴合在软体臂本体外表面。
通过设置有弹性贴合结构，可以增加软体臂本体的刚度，提高软体臂本体的寿命。
参见图1，在本实施例中，弹性贴合结构为弹性布。可以理解的是，弹性贴合结构还可以采用具有一定拉伸度的弹簧片或者弹性海绵等。
在本实施例中，弹性布与软体臂本体1通过硅胶连接。
可以理解的是，在一个备选实施例中，不设置有弹性贴合结构，而设置有丝布，且将丝布贴合设置在软体臂本体外表面。可以理解的是，这些丝布应当是弹性模量小的，即不易具有拉伸变形的丝布。
通过设置丝布的方式，可以根据丝布的长短来改变软体臂本体的弯曲曲率，从而实现不同尺寸范围的物体抓持。
可以理解的是，在可以360度或者至少在几个预定方向弯曲的实施例中，丝布的数量为多个，分别分布在软体臂本体的不同的外表面上。
参见图5至图10，图5至图10所示为没有设置有弹性贴合结构的实施例。
参见图9，在图9所示实施例中，本申请的软体臂本体上设置有传感器5，传感器5设置在软体臂本体1外表面上并与控制器连接，传感器用于检测软体臂本体外表面变形并将信息传递给控制器，控制器能够根据传感器传递的信息调整气源为气体通道提供气体的量。
通过设置有传感器，可以清楚的知道软体臂本体的变形程度，并通过传感器反馈的信息传递给控制器，从而可以使控制器通过PID控制方法或者其他控制方法更精确地控制软体臂本体1的变形，从而更为精确地对待抓持物品进行缠绕。通过传感器与控制器的配合，可以实现整个软体吸附缠绕抓持器的闭环控制，从而能够更好地抓持物品。
可以理解的是，在图1至图5所示实施例中，也可以增加有所述传感器，该传感器可以设置在弹性贴合结构4的外壁上或者设置在弹性贴合结构4与软体臂本体外壁之间。
参见图11，图11为本申请的软体吸附缠绕抓持器在通过软体臂控制系统充气后弯曲的形状。通过软体臂控制系统控制后，软体吸附缠绕抓持器向一个方向弯曲，从而形成了一个抓持区域(图11中软体吸盘所围绕的区域)，待抓持物品设置在该区域内。
通过软体吸盘控制系统进行控制，从而使软体吸盘2产生吸力，从而通过弯曲所形成的缠绕力以及软体吸盘2的吸力，共同抓持待抓持物品。
可以理解的是，对一些不规则的待抓持物品、板材(包括具有一定曲率的板材)以及大面积物体时，通过缠绕以及吸附共同作用，会产生更稳固的抓持力。
以具有一定曲率的板材举例来说，由于板材本身能够用于抓持的位置不多，因此，通常会采用吸盘的方式进行吸附抓持。然而，由于板材具有曲率，此时，曲率可能会造成吸盘吸附时吸附不严，从而难以进行抓持。
采用本申请的软体吸附缠绕抓持器，由于本申请具有多个均布的吸盘，因此，即使板材本身具有一定曲率，也可以通过各个吸盘的配合进行抓取，另外，本申请不仅能够通过吸盘进行抓取，还可以通过缠绕的方式辅助吸盘进行抓取，从而提供更牢靠的抓持力。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸附缠绕抓持器包括：
软体臂本体(1)；
软体吸盘(2)，所述软体吸盘(2)设置在软体臂本体(1)外表面；
软体臂控制系统，所述软体臂控制系统至少部分设置在软体臂本体(1)内；
软体吸盘控制系统，所述软体吸盘控制系统至少部分地设置在所述软体臂本体(1)内并与所述软体吸盘(2)连接；其中，
所述软体臂控制系统能够控制所述软体臂本体弯曲运动；
所述软体吸盘控制系统能够通过抽真空方式为所述软体吸盘提供吸力。
2.如权利要求1所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体臂本体(1)包括一个充气内腔(11)，所述充气内腔(11)内具有一条气体通道或多条气体通道；
所述软体臂控制系统分别与所述一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道连通；其中，
所述软体臂控制系统能够为所述一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道单独供气，从而使所述软体臂本体弯曲运动。
3.如权利要求2所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体臂控制系统包括：
气源，所述气源与所述充气内腔内的一条气体通道或多条气体通道中的每一条气体通道连通；
控制器，所述控制器与所述气源连接；其中，
所述控制器用于控制所述气源工作，从而使所述气源为所述充气内腔内的气体通道提供气体。
4.如权利要求1所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括增强结构，所述增强结构内嵌在所述软体臂本体内部。
5.如权利要求4所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述增强结构为PVC塑料结构(3)。
6.如权利要求3所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括弹性贴合结构(4)，所述弹性贴合结构(4)贴合所述软体臂本体外表面设置。
7.如权利要求3所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括丝布，所述丝布设置在所述软体臂本体外表面。
8.如权利要求7所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述丝布的数量为多个。
9.如权利要求3或6至8中任意一项所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸附缠绕抓持器进一步包括传感器(5)，所述传感器(5)设置在所述软体臂本体(1)外表面上并与所述控制器连接，所述传感器用于检测所述软体臂本体外表面变形并将信息传递给所述控制器，所述控制器能够根据所述传感器传递的信息调整所述气源为所述气体通道提供气体的量。
10.如权利要求1所述的软体吸附缠绕抓持器，其特征在于，所述软体吸盘控制系统包括：
抽真空管道，所述抽真空管道与所述软体吸盘连接；
抽真空泵，所述抽真空泵与所述抽真空管道连接。
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