CN108527434B - 抓取直径自适应调节式软体抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抓取直径自适应调节式软体抓手，所述软体抓手包括具有若干滑动轨道的手指支架、滑动安装于手指支架滑动轨道中的滑块、安装于手指支架中心位置和滑块之间的拉伸弹簧、固定安装于滑动轨道中远离手指支架中心的电磁铁、以及固定安装于滑块下方的柔性单指，所述滑块上安装有磁铁，当电磁铁通电后滑块带动柔性单指沿滑动导轨向外侧滑动，当电磁铁断电后拉伸弹簧带动滑块和柔性单指沿滑动导轨向内侧进行抓取直径自适应调节。本发明可以根据被抓取物体的大小自适应调节抓取直径，且安装、拆卸方便快捷，制作成本低。

Description

抓取直径自适应调节式软体抓手

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，特别是涉及一种基于气动驱动的抓取直径自适应调节式软体抓手。

背景技术

软体机器人是当今机器人技术的新兴热点和未来发展前沿，与传统刚性机器人相比，表现出了前所未有的适应性、灵敏性和敏捷性，并不断地扩充着机器人的应用领域，是机器人未来发展的主要趋势之一。

国内外的研究人员根据软体材料及驱动的特点，设计了许多有别于传统刚性抓手的软体抓手。这些软体抓手拥有良好的环境交互性和人机安全性，能够轻柔的抓住很多易碎的物体，具有良好的应用前景。但是目前这种软体抓手由于刚性支架的设计和气动驱动时气密性的限制，往往都是由一体式的柔性单指组装成的不可调节的柔性抓手，都是通过螺栓等紧定零件进行组装，抓取直径不可改变，并且给软体抓手的制作带来了安装和拆卸方面的困难。同时这种一体式的软体抓手，成本非常高，很不利于应用和推广。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种抓取直径自适应调节式软体抓手。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种抓取直径自适应调节式软体抓手，其可以根据被抓取物体的大小自适应调节抓取直径，且安装、拆卸方便快捷，制作成本低。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种抓取直径自适应调节式软体抓手，所述软体抓手包括具有若干滑动轨道的手指支架、滑动安装于手指支架滑动轨道中的滑块、安装于手指支架中心位置和滑块之间的拉伸弹簧、固定安装于滑动轨道中远离手指支架中心的电磁铁、以及固定安装于滑块下方的柔性单指，所述滑块上安装有磁铁，当电磁铁通电后滑块带动柔性单指沿滑动导轨向外侧滑动，当电磁铁断电后拉伸弹簧带动滑块和柔性单指沿滑动导轨向内侧进行抓取直径自适应调节。

作为本发明的进一步改进，所述软体抓手还包括安装盘及固定安装于安装盘和手指支架之间的连接支架。

作为本发明的进一步改进，所述连接支架包括与安装盘固定安装的第一端、与手指支架固定安装的多个第二端、与第一端和第二端相连的多个连接段、以及连接于多个连接段之间的固定段。

作为本发明的进一步改进，所述滑块包括固定安装的上滑块和下滑块，所述上滑块上设有与滑动轨道配合的卡合部，所述下滑块上设有与柔性单指进行卡扣的卡扣孔。

作为本发明的进一步改进，所述磁铁设于滑块上远离手指支架中心的一侧。

作为本发明的进一步改进，所述柔性单指具有卡扣结构，柔性单指包括连接头、固定安装于连接头上的软指、安装于连接头内且与软指相连的气动接头、固定安装于连接头上的扭转弹簧、以及通过扭转弹簧安装于连接头上的连杆卡扣和软指挤压扣。

作为本发明的进一步改进，所述软指包括基体及设于基体上的若干气腔，所述气腔腔体大小沿远离气动接头的方向逐渐减小。

作为本发明的进一步改进，所述连杆卡扣和软指挤压扣安装于扭转弹簧的两侧。

作为本发明的进一步改进，所述连杆卡扣的第一端可旋转安装于连接头上，第二端设有第一凹陷结构，所述连接头上设有突起结构，所述连接头上设有用于对连杆卡扣进行限位的若干限位部，连杆卡扣上的第一凹陷结构和连接头上的突起结构相互配合以实现连杆卡扣和连接头的卡扣安装。

作为本发明的进一步改进，所述软指挤压扣的第一端可旋转安装于连接头上，第二端设有第二凹陷结构，所述连接头上设有圆杆结构，所述软指挤压扣上朝向连接头一侧表面设有倒刺结构，用于卡紧挤压软指以将软指固定于连接头上，软指挤压扣上的第二凹陷结构和连接头上的圆杆结构相互配合以实现软指挤压扣与连接头的卡扣安装。

本发明的有益效果是：

1、手指支架设计了滑动轨道，允许抓手的抓取直径的调整、变化；

2、在滑块和滑动轨道的配合上，设置了电磁铁-磁铁机制，使得可在抓取目标前将抓取直径调整为最大；

3、在滑块和手指支架的配合上，设置了拉伸弹簧，在抓取动作中，可根据抓取目标大小自适应的调整抓取直径；

4、使用了可快速拆卸的柔性单指，可快速地拆卸、维护、安装等；

5、柔性单指和滑块之间通过卡扣连接，使得柔性单指可以快速的安装在滑块上，实现了柔性单指的快速安装和拆卸；

6、安装盘和手指支架通过三个连接支架紧密连接，保证了强度的同时，易于加工，安装。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施方式中软体抓手的立体结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式中安装盘的立体结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式中连接支架的立体结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式中手指支架的立体结构示意图；

图5为本发明一具体实施方式中上滑块的立体结构示意图；

图6为本发明一具体实施方式中下滑块的立体结构示意图；

图7为本发明一具体实施方式中柔性单指的立体结构示意图；

图8为本发明一具体实施方式中连接头的立体结构示意图；

图9a为本发明一具体实施方式中连接头的侧视结构示意图；

图9b为图9a中A-A处的剖面结构示意图；

图10为本发明一具体实施方式中连杆卡扣的立体结构示意图；

图11为本发明一具体实施方式中软指挤压扣的立体结构示意图；

图12为本发明一具体实施方式中气动接头的立体结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参图1至图6所示，本发明一具体实施方式中的抓取直径自适应调节式软体抓手，包括具有若干滑动轨道21的手指支架20、滑动安装于手指支架20滑动轨道21中的滑块30、安装于手指支架中心位置和滑块之间的拉伸弹簧40、固定安装于滑动轨道21中远离手指支架中心的电磁铁50、以及固定安装于滑块30下方的柔性单指10。

进一步地，软体抓手还包括安装盘60及固定安装于安装盘60和手指支架20之间的连接支架70。

参图4所示，本实施方式中的手指支架20上设计了三条滑动导轨21，保证了抓手调整抓取直径的精度和速度。每个滑动导轨21中对应安装有滑块及柔性单指，最终构成了三指软体抓手。

本实施方式中滑块30上安装有磁铁(未图示)，磁铁与电磁铁50相配合，当电磁铁50通电后滑块30带动柔性单指10沿滑动导轨21向外侧滑动。当电磁铁50断电后拉伸弹簧40带动滑块30和柔性单指10沿滑动导轨21向内侧滑动，三指抓手的抓取直径能够根据被抓取物体的大小进行自适应调节。

优选地，本实施方式中的磁铁设于滑块30上远离手指支架20中心的一侧。

参图3所示，本实施方式中的连接支架70包括与安装盘固定安装的第一端71、与手指支架固定安装的多个第二端72、与第一端71和第二端72相连的多个连接段73、以及连接于多个连接段73之间的固定段74。优选地，第二端72和连接段73的数量设置为两个，两个第二端72分别固定安装于滑动导轨21两侧的手指支架20上，整个连接支架70呈镂空的A字形，采用三个连接支架组成金字塔形连接，在保证的连接强度、刚度的同时，极大的减轻了质量。

另外，安装盘60与连接支架70采用分离式设计，保证了连接强度的同时，极大的减小了零部件的加工难度。

参图5、图6所示，本实施方式中的滑块30包括固定安装的上滑块31和下滑块32，上滑块31和下滑块32上对应设有若干安装孔，通过在安装孔内安装紧固螺钉即可实现上滑块31与下滑块32的固定安装。

进一步地，上滑块31上设有与滑动轨道配合的卡合部311，下滑块32上设有与柔性单指10进行卡扣的卡扣孔321。

该滑块在易于加工、组装的同时，又便于柔性单指的安装和拆卸。

参图7所示，本实施方式中的柔性单指10为可拆卸式气动柔性单指，且具有卡扣结构，柔性单指10包括连接头12、固定安装于连接头上的软指11、安装于连接头内且与软指相连的气动接头14、固定安装于连接头上的扭转弹簧16、以及通过扭转弹簧安装于连接头上的连杆卡扣13和软指挤压扣15。

软指11和连接头12相连形成一个柔性单指，气动接头14安装在连接头12上，软指挤压扣15通过扭转弹簧16连接在连接头12上，连杆卡扣13通过扭转弹簧16连接在连接头12上。本实施方式中的连接头12上设置了两种卡扣结构，实现了软指的快速连接以及整个柔性单指的快速安装。

参图7并结合图9a所示，软指11包括基体111及设于基体上的若干气腔112，本实施方式中设有8个气腔，且气腔112腔体大小沿远离气动接头的方向逐渐减小，如此可以使得软指在一定气压下充气或抽气时能够发生更大的弯曲变形。

另外，基体111下方设有若干凸出设置的基板113，基板113表面上设有齿状结构114。基板113处的厚度大于其余位置基体111的厚度，齿状结构114使得软指与物体接触时有更高的摩擦力，增强了软指的物体抓取能力。

结合图9b所示，软指11内设有若干用于充气或抽气的通道115。优选地，本实施方式中软指11的内部设有三条相同的用于充气或抽气的通道115，保证软指在工作时姿态平稳性同时，增强了软指的弯曲量。

参图7、图9a、图12所示，软指11的端部设有与通道相连通的气管116，气动接头14与气管116固定连接。气管116可以使得软指可以快速的固定到连接头上，并确保了软指的气密性。

进一步地，本实施方式中连接头12设置为槽型结构，如此气动接头不会被外部连杆挤压，同时外部连杆能够稳定的卡在连接头上。气动接头14直接安装于连接头12内，气动接头14和连接头12之间留有足够的压缩距离，如此气动接头能够方便的进行调节。

本实施方式中的连杆卡扣13和软指挤压扣15安装于扭转弹簧16的两侧，以下对连杆卡扣13和软指挤压扣15与扭转弹簧16的安装方式进行详细说明。

参图7、图8、图10所示，连杆卡扣13的第一端131可旋转安装于连接头上，第二端132设有第一凹陷结构1301，连接头12上设有突起结构121，连杆卡扣13上的第一凹陷结构1301和连接头12上的突起结构121相互配合以实现连杆卡扣13和连接头12的卡扣安装。在卡扣结构形成的同时，连杆卡扣配合连接头，将整个柔性单指固定在连接头上。

进一步地，连接头12上设有用于对连杆卡扣进行限位的若干限位部122。

参图7、图8、图11所示，软指挤压扣15的第一端151可旋转安装于连接头12上，第二端152设有第二凹陷结构1501，连接头12上设有圆杆结构123，软指挤压扣15上的第二凹陷结构1501和连接头12上的圆杆结构123相互配合以实现软指挤压扣15与连接头12的卡扣安装。另外，软指挤压扣15上朝向连接头一侧表面设有倒刺结构1502，用于卡紧挤压软指以将软指固定于连接头上。在卡扣结构形成的同时，软指挤压扣15的倒刺结构1502开始挤压软指，将软指固定在连接头上。

本实施例中的柔性单指具有以下特点：

1、在连接头上设置了两种卡扣结构，实现了软指的快速连接以及整个柔性单指的快速安装；

2、在软指挤压扣以及连杆卡扣和连接头连接处，设置了扭转弹簧，增强了软指挤压扣和连杆卡扣的卡扣能力；

3、在连接头上设置了槽型结构，既保证了气动接头不被外部连杆挤压的安全性，又确保了外部连杆能够稳定的卡在连接头上；

4、在连接头上设置了气动接头，确保了外部气源和软指之间连接处的气密性，同时实现了快速连接气源的能力；

5、设置了连杆卡扣，使得柔性单指可以快速的安装在软手的硬质连杆上，实现了柔性单指的快速安装；

6、设置了软指挤压扣，使得软指可以快速的固定到连接头上，实现了柔性单指的快速组装功能，同时也方便软指的拆卸和维护；

7、在软指内部设置了三条气腔通道，保证软指在工作时姿态平稳性同时，增强了软指的弯曲量；

8、在软指一侧设置了多个从上到下依次缩短的气囊结构，使得软指在一定气压下充气或抽气时能够发生更大的弯曲变形；

9、在软指的另一侧设置了三段齿状结构的基板，使得软指与物体接触时有更高的摩擦力，增强了软指的物体抓取能力；

10、在软指的上端设置了连接气管，使得软指可以快速的固定到连接头上，并确保了软指的气密性。

由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、手指支架设计了滑动轨道，允许抓手的抓取直径的调整、变化；

2、在滑块和滑动轨道的配合上，设置了电磁铁-磁铁机制，使得可在抓取目标前将抓取直径调整为最大；

3、在滑块和手指支架的配合上，设置了拉伸弹簧，在抓取动作中，可根据抓取目标大小自适应的调整抓取直径；

4、使用了可快速拆卸的柔性单指，可快速地拆卸、维护、安装等；

5、柔性单指和滑块之间通过卡扣连接，使得柔性单指可以快速的安装在滑块上，实现了柔性单指的快速安装和拆卸；

6、安装盘和手指支架通过三个连接支架紧密连接，保证了强度的同时，易于加工，安装。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述软体抓手包括具有若干滑动轨道的手指支架、滑动安装于手指支架滑动轨道中的滑块、安装于手指支架中心位置和滑块之间的拉伸弹簧、固定安装于滑动轨道中远离手指支架中心的电磁铁、以及固定安装于滑块下方的柔性单指，所述滑块上安装有磁铁，当电磁铁通电后滑块带动柔性单指沿滑动导轨向外侧滑动，当电磁铁断电后拉伸弹簧带动滑块和柔性单指沿滑动导轨向内侧进行抓取直径自适应调节，所述柔性单指具有卡扣结构，柔性单指包括连接头、固定安装于连接头上的软指、安装于连接头内且与软指相连的气动接头、固定安装于连接头上的扭转弹簧、以及通过扭转弹簧安装于连接头上的连杆卡扣和软指挤压扣。

2.根据权利要求1所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述软体抓手还包括安装盘及固定安装于安装盘和手指支架之间的连接支架。

3.根据权利要求2所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述连接支架包括与安装盘固定安装的第一端、与手指支架固定安装的多个第二端、与第一端和第二端相连的多个连接段、以及连接于多个连接段之间的固定段。

4.根据权利要求1所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述滑块包括固定安装的上滑块和下滑块，所述上滑块上设有与滑动轨道配合的卡合部，所述下滑块上设有与柔性单指进行卡扣的卡扣孔。

5.根据权利要求1所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述磁铁设于滑块上远离手指支架中心的一侧。

6.根据权利要求1所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述软指包括基体及设于基体上的若干气腔，所述气腔腔体大小沿远离气动接头的方向逐渐减小。

7.根据权利要求1所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述连杆卡扣和软指挤压扣安装于扭转弹簧的两侧。

8.根据权利要求1或7所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述连杆卡扣的第一端可旋转安装于连接头上，第二端设有第一凹陷结构，所述连接头上设有突起结构，所述连接头上设有用于对连杆卡扣进行限位的若干限位部，连杆卡扣上的第一凹陷结构和连接头上的突起结构相互配合以实现连杆卡扣和连接头的卡扣安装。

9.根据权利要求1或7所述的抓取直径自适应调节式软体抓手，其特征在于，所述软指挤压扣的第一端可旋转安装于连接头上，第二端设有第二凹陷结构，所述连接头上设有圆杆结构，所述软指挤压扣上朝向连接头一侧表面设有倒刺结构，用于卡紧挤压软指以将软指固定于连接头上，软指挤压扣上的第二凹陷结构和连接头上的圆杆结构相互配合以实现软指挤压扣与连接头的卡扣安装。