CN108555958B - 自适应式软体抓手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应式软体抓手，所述软体抓手包括滑块轨道支架、固定安装于滑块轨道支架上的端盖、安装于滑块轨道支架内的螺旋轨道盘、安装于滑块轨道支架上的滑块、固定安装于端盖上且驱动螺旋轨道盘转动的电机、以及安装于滑块下方的柔性单指，所述螺旋轨道盘上设有涡状轨道，所述滑块轨道支架底端设有若干沿径向分布的滑动轨道，所述滑块的顶部与涡状轨道配合安装，当电机驱动螺旋轨道盘转动时，滑块带动柔性单指沿滑动轨道运动。本发明中的自适应式软体抓手可以改变柔性单指的抓取位置，且结构简单、易于安装、拆卸和维修。

Description

自适应式软体抓手

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，特别是涉及一种可移动位置的自适应式软体抓手。

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通过螺栓等紧定螺钉组装成的，往往都是将软体抓手固定在机架上特定的位置上，不具有自适应性，对于不同大小的物体抓取存在着困难。同时这种一体式的软体抓手，更换繁琐，成本非常高，很不利于应用。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种自适应式软体抓手。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自适应式软体抓手，其可以改变柔性单指的抓取位置，且结构简单、易于安装、拆卸和维修。

为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

一种自适应式软体抓手，所述软体抓手包括滑块轨道支架、固定安装于滑块轨道支架上的端盖、安装于滑块轨道支架内的螺旋轨道盘、安装于滑块轨道支架上的滑块、固定安装于端盖上且驱动螺旋轨道盘转动的电机、以及安装于滑块下方的柔性单指，所述螺旋轨道盘上设有涡状轨道，所述滑块轨道支架底端设有若干沿径向分布的滑动轨道，所述滑块的顶部与涡状轨道配合安装，当电机驱动螺旋轨道盘转动时，滑块带动柔性单指沿滑动轨道运动。

作为本发明的进一步改进，所述端盖上固定安装有机械臂连接架，机械臂连接架设有内凹的收容空间，所述电机收容于机械臂连接架的收容空间内。

作为本发明的进一步改进，所述滑块轨道支架底端设置多个以圆周方式呈等距分布的滑动轨道，滑块轨道支架上部设有用于收容螺旋轨道盘的圆形槽。

作为本发明的进一步改进，所述滑块的两侧设置有内凹槽，用于连接所述滑块轨道支架；所述滑块的顶端设有滑槽，用于匹配所述螺旋轨道盘的涡状轨道；所述滑块的底端具有矩形孔，用于连接所述柔性单指。

作为本发明的进一步改进，所述螺旋轨道盘的中间设有一个带键槽的安装孔，端盖中心具有圆孔，所述电机的电机轴穿过端盖上的圆孔固定于螺旋轨道盘的安装孔内。

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、在滑块轨道支架上设置了滑动导轨，能够确保滑块在滑动导轨内进行滑动，实现在固定的方向上滑动；

2、在滑块轨道支架的顶部设置了四个螺纹孔，确保端盖和机械臂支架紧固在滑块轨道支架上；

3、在滑块顶部设置了多个滑槽，确保滑块充分接触螺旋轨道盘上涡状轨道，实现稳定的滑动；

4、在滑块底部设置了矩形孔，能够匹配所安装的可拆卸式气动柔性单指卡扣结构，同时方便手指的拆卸；

5、设置了螺旋轨道盘，通过螺旋轨道盘上涡状轨道，能够精确控制滑块的径向运动距离；

6、设置了端盖，使得螺旋轨道盘完全沉于滑块轨道支架底部，确保螺旋轨道盘与滑块充分接触，达到最佳效果；

7、在螺旋轨道盘上设置了带键槽的安装孔，保证电机充分连接螺旋轨道盘，实现电机对螺旋轨道盘的精确转动；

8、在端盖的中部设置了四个螺纹孔，确保电机安装在端盖上不发生滑移现象，加强了结构的稳定性；

9、在机械臂连接架的凸台侧面设置了四个规则通道，不仅减轻了支架的重量，方便电机线和通气管道的放置，还能加速电机的散热；

10、使用可拆卸式气动软指，安装、拆卸方便快捷，制作成本低。

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软体抓手的另一立体结构示意图；

图3为本发明一具体实施方式中滑块轨道支架的立体结构示意图；

图4为本发明一具体实施方式中滑块的立体结构示意图；

图5为本发明一具体实施方式中螺旋轨道盘的立体结构示意图；

图6为本发明一具体实施方式中端盖的立体结构示意图；

图7为本发明一具体实施方式中电机的立体结构示意图；

图8为本发明一具体实施方式中机械臂连接架的立体结构示意图；

图9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10为本发明一具体实施方式中连接头的立体结构示意图；

图11a为本发明一具体实施方式中连接头的侧视结构示意图；

图11b为图11a中A-A处的剖面结构示意图；

图12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13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14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8所示，本发明一具体实施方式中的自适应式软体抓手，包括滑块轨道支架20、固定安装于滑块轨道支架上的端盖30、安装于滑块轨道支架内的螺旋轨道盘40、安装于滑块轨道支架上的滑块50、固定安装于端盖上且驱动螺旋轨道盘转动的电机60、以及安装于滑块下方的柔性单指10。

另外，端盖30上固定安装有机械臂连接架70，机械臂连接架设有内凹的收容空间71，电机60收容于机械臂连接架的收容空间71内。

本发明中螺旋轨道盘40上设有涡状轨道41，滑块轨道支架20底端设有若干沿径向分布的滑动轨道21，滑块50的顶部与涡状轨道41配合安装，当电机60驱动螺旋轨道盘40转动时，滑块50带动柔性单指10沿滑动轨道21运动。

参图2所示，本实施方式中滑块轨道支架20底端设置三个以圆周方式呈等距分布的滑动轨道21，如此可以使得柔性单指抓取物体时受力均匀。滑块轨道支架20上部设有用于收容螺旋轨道盘的圆形槽22，圆形槽22用于放置螺旋轨道盘40，并限制螺旋轨道盘40的运动。

参图4所示，滑块50的两侧设置有内凹槽51，用于连接滑块轨道支架20；滑块50的顶端设有滑槽52，用于匹配螺旋轨道盘40的涡状轨道41；滑块50的底端具有矩形孔53，用于连接柔性单指10。

参图4、图5所示，本实施方式中螺旋轨道盘40具有多道螺旋轨道41，滑块50的顶端设有多个滑槽52，螺旋轨道41与滑槽52相对应设置，滑块在螺旋轨道盘转动的同时随之滑动，与此同时，滑块会沿着滑块轨道支架进行滑动，由于滑动轨道的限制滑块带动柔性单指进行径向滑动。

参图5、图6、图7所示，螺旋轨道盘40的中间设有一个带键槽的安装孔42，端盖30中心具有圆孔31，电机60的电机轴61上设有凸出结构62，电机轴61穿过端盖上的圆孔，且电机轴61及其上的凸出结构62固定于螺旋轨道盘40的安装孔42内。

另外，参图6所示，端盖30中部设有四个螺纹孔，通过螺钉连接电机，使电机固定在端盖上。

参图8所示，机械臂连接架70侧面具有四个规则孔，用于方便散热以及电机线的连接。

本实施方式中滑块轨道支架20、端盖30和机械臂连接架70具有相同位置大小的螺纹孔，用于通过螺钉进行匹配、连接固定。

参图9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9并结合图11a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11b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9、图11a、图14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9、图10、图12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9、图10、图13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、在滑块轨道支架上设置了滑动导轨，能够确保滑块在滑动导轨内进行滑动，实现在固定的方向上滑动；

2、在滑块轨道支架的顶部设置了四个螺纹孔，确保端盖和机械臂支架紧固在滑块轨道支架上；

3、在滑块顶部设置了多个滑槽，确保滑块充分接触螺旋轨道盘上涡状轨道，实现稳定的滑动；

4、在滑块底部设置了矩形孔，能够匹配所安装的可拆卸式气动柔性单指卡扣结构，同时方便手指的拆卸；

5、设置了螺旋轨道盘，通过螺旋轨道盘上涡状轨道，能够精确控制滑块的径向运动距离；

6、设置了端盖，使得螺旋轨道盘完全沉于滑块轨道支架底部，确保螺旋轨道盘与滑块充分接触，达到最佳效果；

7、在螺旋轨道盘上设置了带键槽的安装孔，保证电机充分连接螺旋轨道盘，实现电机对螺旋轨道盘的精确转动；

8、在端盖的中部设置了四个螺纹孔，确保电机安装在端盖上不发生滑移现象，加强了结构的稳定性；

9、在机械臂连接架的凸台侧面设置了四个规则通道，不仅减轻了支架的重量，方便电机线和通气管道的放置，还能加速电机的散热；

10、使用可拆卸式气动软指，安装、拆卸方便快捷，制作成本低。

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 (6)

1.一种自适应式软体抓手，其特征在于，所述软体抓手包括滑块轨道支架、固定安装于滑块轨道支架上的端盖、安装于滑块轨道支架内的螺旋轨道盘、安装于滑块轨道支架上的滑块、固定安装于端盖上且驱动螺旋轨道盘转动的电机、以及安装于滑块下方的柔性单指，所述螺旋轨道盘上设有涡状轨道，所述滑块轨道支架底端设有若干沿径向分布的滑动轨道，所述滑块的顶部与涡状轨道配合安装，当电机驱动螺旋轨道盘转动时，滑块带动柔性单指沿滑动轨道运动，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，所述连杆卡扣和软指挤压扣安装于扭转弹簧的两侧，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，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。

2.根据权利要求1所述的自适应式软体抓手，其特征在于，所述端盖上固定安装有机械臂连接架，机械臂连接架设有内凹的收容空间，所述电机收容于机械臂连接架的收容空间内。

3.根据权利要求1所述的自适应式软体抓手，其特征在于，所述滑块轨道支架底端设置多个以圆周方式呈等距分布的滑动轨道，滑块轨道支架上部设有用于收容螺旋轨道盘的圆形槽。

4.根据权利要求1所述的自适应式软体抓手，其特征在于，所述滑块的两侧设置有内凹槽，用于连接所述滑块轨道支架；所述滑块的顶端设有滑槽，用于匹配所述螺旋轨道盘的涡状轨道；所述滑块的底端具有矩形孔，用于连接所述柔性单指。

5.根据权利要求1所述的自适应式软体抓手，其特征在于，所述螺旋轨道盘的中间设有一个带键槽的安装孔，端盖中心具有圆孔，所述电机的电机轴穿过端盖上的圆孔固定于螺旋轨道盘的安装孔内。

6.根据权利要求1所述的自适应式软体抓手，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。