CN108582141A - 水压驱动式软体机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水压驱动式软体机械手。本发明分为波纹管状结构和吸盘结构，波纹管状结构内部设计有第一空腔，吸盘结构设计有第二空腔，第一空腔通过水泵与第二空腔连接，第二空腔连通每一个吸盘，波纹管状结构与吸盘结构紧贴在一起，其中波纹管状结构中的波纹部分与吸盘结构中的吸盘部分相背，所述的波纹管状结构和吸盘结构均由硅胶制成。本发明基于硅胶的软体机械手，拥有良好的结构性能，机械手整体硬度较高，能承受较高的内部压力，拥有较强的带负载能力，利用特殊的结构可实现自我反馈控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种软体机械手，具体是一种水压驱动式软体机械手。
背景技术
随着工业自动化和机械化的发展，传统的刚性机械手和灵巧手等仿人手的机械装置已经被广泛应用于人类的社会生活和生产之中，很大程度上解放了人的繁重劳动。传统刚性机械手适用于工业现场中结构性的、重复的、较危险的工作，并向着高定位精度、高灵活性以及高响应速度等方向发展；灵巧手主要体现在具有较多的自由度和精确的力度位置控制上，为了保证被抓物体的安全和完整，对具有较多自由度的刚性灵巧手的控制是非常复杂的。随着社会不断的发展与进步，人们在更多新的领域对于机械手有了新的要求，例如对海洋软体生物的无损捕捉以及水下打捞等工作场景。在水下应用场景中由于环境刚度较低而且涉及到机械手的防锈防水保护，传统的刚性机械手很难与环境刚度相匹配，因此难以实现上述工作场景的工作要求。而灵巧手想要实现此类操作需要较高的硬件成本与十分复杂的控制系统，并且需要对整套系统做严密的防护，不利于推广应用。
目前已有一定针对软体机械手的研究和应用，主要针对于食品等易碎物品的抓取。现有的软体机械手中有很大一部分采用了TPU材料直接3D打印制成，其表面硬度较高，难以抓取表面光滑物体，而且容易对待抓取物品造成损伤，并不算严格意义上的软体机械手；另一部分的软体机械手采用各类硅胶注塑成型，其内部能承受的压力有限且带负载能力较低。因此，现有的软体机械手限于本身的结构性能，并未大面积推广应用。而且现在的软体机械手多采用气动，难以适应水下的工作环境。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种水压驱动式软体机械手。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
本发明分为波纹管状结构和吸盘结构，波纹管状结构内部设计有第一空腔，吸盘结构设计有第二空腔，第一空腔通过水泵与第二空腔连接，第二空腔连通每一个吸盘，波纹管状结构与吸盘结构紧贴在一起，其中波纹管状结构中的波纹部分与吸盘结构中的吸盘部分相背，所述的波纹管状结构和吸盘结构均由硅胶制成。
进一步说，波纹管状结构与吸盘结构紧贴在一起的结合方式采用凹凸台阶方式。
本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：
一，在浇注过程中选用了硬度较高的硅胶，在手指粘接处设计了台阶状结构来提升手指的粘接强度，可保证手指至少可以承受200kpa的内部压力，弯曲角度可达180°，在150kpa的内部压力下可持续作业。
二，由于选用硅胶硬度较高和结构性能良好，此软体机械手在可以承受较高内部压力的同时也拥有较高的带负载能力，单根手指在90°弯曲时负载能力在500g以上。
三，在此软体机械手的一侧设计有若干真空吸盘，可有效提升吸附能力，增强对光滑物体的抓取能力。
四，吸盘部分的腔道和波纹管状的腔道相连，用水泵从吸盘腔道抽水压入波纹管状部分。当吸盘已经吸附在待抓取物品表面时，水泵会停止向波纹管状部分充水，手指将停止继续弯曲，实现自反馈控制。
五，采取水压驱动，驱动介质在水下工作环境中易于取得，而且不会造成环境污染。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
图1、图2是本发明中水压驱动式软体机械手的结构示意图。
图2中：1、进水口，2、手指波纹管状部分，3、水泵，4、出水口，5、手指吸盘部分 。
图3是本发明中水压驱动式软体机械手制作方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示， 此软体机械手采用分体式设计方案，包括手指波纹管状部分1、手指吸盘部分2，利用SMOOTH-ON公司的Sil-Poxy硅胶粘接剂将手指波纹管状部分和手指吸盘部分做密封性粘接，制作此软体机械手也采用分体式浇注的工艺制成，硅胶采用SMOOTH-ON公司的 Dragon Skin 30系列产品。在分别加工制成两部分后，采用硅胶粘接剂将两部分粘接起来。
此软体机械手在其波纹管状结构内部设计有相应形状的空腔；另一侧吸盘结构内部设计有空腔连通每一个吸盘，水泵3分别连接进水口1和出水口5，进水口1与吸盘结构的空腔联通；出水口5与波纹管状结构内部的空腔联通。当软体机械手工作时，水泵从吸盘部分抽水压入到波纹管状部分中。
软体机械手的性能除了依靠自身结构外，还依赖于硅胶固化成型的质量。在实际制作软体机械手的过程中，经过不断对浇注模具的改进和手指制作工艺的提升，制定了一套完整的制作工艺，保证了软体机械手的加工质量，包括以下步骤：
步骤一：模具准备：
a.利用光敏树脂材料3D打印生成模具：利用3维建模软件对模具进行建模并生成STL文件，将STL文件导入切片软件中进行切片处理，使用SLA光固化成型3D打印进行模具的打印；
b.在模具内表面喷涂脱模剂：将脱模剂均匀喷涂在分体式模具的内表面，并静置15分钟。
步骤二：硅胶混合搅拌：
a.将A、B两种组分的硅胶按1:1的比例混合在一起：按1:1的比例各取A、B两种组分的硅胶40g，加入到塑料试管中并进行手动搅拌；
b.将混合后的硅胶装入离心机中进行高速离心搅拌，使其混合均匀。
步骤三：硅胶注模成型：
a.将混合均匀的硅胶注入模具中；
b.将模具放入真空箱中进行抽真空除气泡：利用空压机抽真空并保持真空度-0.09MPa15分钟，使硅胶中的气泡全部逸出；
c.将除气泡后的模具静置，待其中的硅胶固化成型：在室温20摄氏度的环境中静置20小时，硅胶即可固化成型；
d.利用专用的硅胶粘接剂将分体式手指的两部分粘接在一起：将SMOOTH-ON公司的Sil-Poxy硅胶粘接剂分别涂抹在手指波纹管状部分1和手指吸盘部分2的粘接结合处，并将手指两部分按压在一起，静置半小时即可完成粘接。
作为本发明的进一步改进：选用硬度更高的硅胶进行软体机械手的制作。
作为本发明的进一步改进：在软体机械手内部设计了台阶状结构，增大了两部分的粘接面积。
作为本发明的进一步改进： 改进了吸盘的形状尺寸，提升了软体机械手的吸附能力。
本发明的水压驱动软体机械手的工作原理如下：
当此软体机械手开始工作时，水泵从吸盘一侧抽水并压入波纹管状部分，由于软体机械手两侧的内表面积不同，拥有波纹管状结构的一面更易于延展，因此机械手向吸盘侧弯曲，并将吸盘压在待抓取物品表面。当吸盘完全吸附在待抓取物品表面时，吸盘内部产生真空，水泵将停止继续向波纹管状部分充水，软体机械手将停止继续弯曲，此时软体机械手已完成对物品的抓取动作并保证吸盘牢牢吸附在待抓取物品上。利用这种附带吸盘的双腔道设计，可实现软体机械手的自反馈控制，极大简化了整个系统的复杂程度，有效提高了软体机械手的可靠性。
综上，本发明基于硅胶的软体机械手，拥有良好的结构性能，机械手整体硬度较高，能承受较高的内部压力，拥有较强的带负载能力，利用特殊的结构可实现自我反馈控制，同时拥有较广的抓取尺寸范围，可替代人工在水下环境中进行作业。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (2)
1.水压驱动式软体机械手，分为波纹管状结构和吸盘结构，其特征在于：波纹管状结构内部设计有第一空腔，吸盘结构设计有第二空腔，第一空腔通过水泵与第二空腔连接，第二空腔连通每一个吸盘，波纹管状结构与吸盘结构紧贴在一起，其中波纹管状结构中的波纹部分与吸盘结构中的吸盘部分相背，所述的波纹管状结构和吸盘结构均由硅胶制成。
2.根据权利要求1所述的水压驱动式软体机械手，其特征在于：波纹管状结构与吸盘结构紧贴在一起的结合方式采用凹凸台阶方式。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115836003A (zh) * | 2020-04-30 | 2023-03-21 | 港大科桥有限公司 | 用于水下应用的紧凑、轻便的液压操纵系统 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1365311A (zh) * | 2000-03-28 | 2002-08-21 | 精工爱普生株式会社 | 泵一体型柔软的调节器 |
| US6994387B1 (en) * | 2001-08-09 | 2006-02-07 | Gary Dean Ragner | Torus-shaped conveyer and gripper |
| CN103057023A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-04-24 | 中国科学技术大学 | 一种用于离心铸造硅胶管的改进方法 |
| CN103753524A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-30 | 北京化工大学 | 一种仿章鱼触手适应性抓取软体机械手及其抓取方法 |
| JP2016002611A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 富士電機株式会社 | ハンド |
| CN105965533A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-28 | 重庆科技学院 | 组合式气动柔性手指 |
| CN106003131A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 北京软体机器人科技有限公司 | 一种双通道软体手指及软体机器人 |
| CN107234627A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-10 | 北京航空航天大学 | 一种软体吸附缠绕抓持器 |
| CN208005706U (zh) * | 2018-02-01 | 2018-10-26 | 浙江大学 | 一种水压驱动式软体机械手 |
-
2018
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1365311A (zh) * | 2000-03-28 | 2002-08-21 | 精工爱普生株式会社 | 泵一体型柔软的调节器 |
| US6994387B1 (en) * | 2001-08-09 | 2006-02-07 | Gary Dean Ragner | Torus-shaped conveyer and gripper |
| CN103057023A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-04-24 | 中国科学技术大学 | 一种用于离心铸造硅胶管的改进方法 |
| CN103753524A (zh) * | 2013-12-16 | 2014-04-30 | 北京化工大学 | 一种仿章鱼触手适应性抓取软体机械手及其抓取方法 |
| JP2016002611A (ja) * | 2014-06-16 | 2016-01-12 | 富士電機株式会社 | ハンド |
| CN105965533A (zh) * | 2016-06-17 | 2016-09-28 | 重庆科技学院 | 组合式气动柔性手指 |
| CN106003131A (zh) * | 2016-07-01 | 2016-10-12 | 北京软体机器人科技有限公司 | 一种双通道软体手指及软体机器人 |
| CN107234627A (zh) * | 2017-03-24 | 2017-10-10 | 北京航空航天大学 | 一种软体吸附缠绕抓持器 |
| CN208005706U (zh) * | 2018-02-01 | 2018-10-26 | 浙江大学 | 一种水压驱动式软体机械手 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115836003A (zh) * | 2020-04-30 | 2023-03-21 | 港大科桥有限公司 | 用于水下应用的紧凑、轻便的液压操纵系统 |
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