CN108818589A - 一种可折叠的柔性机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，且公开了一种可折叠的柔性机器人，包括机械臂，机械臂的底部固定连接有安装座，安装座的侧壁顶端通过转轴转动连接有三个均匀分布的连接座，安装座的侧壁嵌设有分别与三个连接座相对应的电动推杆，三个连接座靠近安装座的一端均开设有T型的限位槽，三个电动推杆的活塞杆分别延伸至三个限位槽的内部，且三个电动推杆的活塞杆末端均固定连接有限位杆，三个限位杆分别与三个限位槽的内壁滑动相连，三个连接座的底部均固定连接有机械手指，三个机械手指均互相对应设置，机械手指包括可弯曲的外壳。该可折叠的柔性机器人，可以使机械手指贴合被抓物体的表面而能够稳定抓取不规则的物体。

Description

一种可折叠的柔性机器人

技术领域

本发明涉及机械人技术领域，具体为一种可折叠的柔性机器人。

背景技术

随着机器人的快速发展，现在机器人也达到了很高的水平，而且各种各样的机器人不断涌现，传统的可折叠机器人，包括机器臂，通常使用多连杆结构，在关节位置使用电机作为驱动装置，也有部分对输出力矩要求较高的机器人使用液压油传动的液压杆，在材料上，传统机器人多使用金属或塑料等刚性材料，机器人的自由度数有限，例如机器臂要抓取一个不规则的物体时，传统的机器手只能刚性移动，使得机器手只能与物体的突出部分接触，导致机器手与被抓物体的接触面积小，从而使得被抓物体容易掉落。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种可折叠的柔性机器人，具备稳定抓取不规则物体等优点，解决了传统机器人不方便抓取不规则物体的问题。

(二)技术方案

为实现上述抓取不规则物体的目的，本发明提供如下技术方案：一种可折叠的柔性机器人，包括机械臂，所述机械臂的底部固定连接有安装座，所述安装座的侧壁顶端通过转轴转动连接有三个均匀分布的连接座，所述安装座的侧壁嵌设有分别与三个连接座相对应的电动推杆，三个所述连接座靠近安装座的一端均开设有T型的限位槽，三个所述电动推杆的活塞杆分别延伸至三个限位槽的内部，且三个所述电动推杆的活塞杆末端均固定连接有限位杆，三个所述限位杆分别与三个限位槽的内壁滑动相连，三个所述连接座的底部均固定连接有机械手指，三个所述机械手指均互相对应设置，所述机械手指包括可弯曲的外壳，所述外壳的顶部与安装座的底部边缘处固定相连，所述外壳的内部设置有骨架机构，所述骨架机构位于靠近其他机械手指的一侧，所述骨架机构包括多个小型的连接板，多个所述连接板均通过回弹连接机构转动相连，位于最上方的所述连接板的顶部与安装座的底部固定相连，所述外壳的内壁远离骨架机构的一侧固定连接有弹簧片，所述弹簧片的侧壁固定连接有与骨架机构相对应的软管，所述软管的一端贯穿连接座，且延伸至连接座的外部，所述软管靠近骨架机构的一侧固定连通有多个均匀分布的气囊，多个所述气囊分别与多个连接板相对应。

优选的，所述回弹连接机构包括转杆，其中一个所述连接板的底部开设有转槽，所述转杆与转槽的内壁转动相连，另一个所述连接板的顶部固定连接有两个相对应的转板，两个所述转板均与转杆转动套接，所述转杆位于两个转板之间的侧壁套接有扭簧，所述扭簧的一端与转槽的内壁固定相连，所述扭簧的另一端与另一个连接板的顶部固定相连。

优选的，所述外壳的内部底端开设有半圆槽，位于最下方的所述连接板延伸至半圆槽的内部，所述半圆槽的内部设置有指尖块，位于最下方的所述连接板的底部与指尖块的顶部固定相连。

优选的，所述安装座的底部固定连接有橡胶垫。

优选的，所述外壳靠近其他机械手指的一侧设置有多个均匀分布的压力传感器，多个所述压力传感器均嵌设在外壳的内部，且多个压力传感器均通过导线与机械臂上的控制电路相连接。

优选的，所述指尖块的内部嵌设有位移传感器，所述位移传感器通过导线与机械臂上的控制电路相连接。

优选的，所述外壳为硅橡胶材质。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种可折叠的柔性机器人，具备以下有益效果：

1、该可折叠的柔性机器人，通过机械手指的设置，当抓取不规则物体时，三个机械手指被机械臂移动到不规则物体的上方，并向下移动，使不规则物体被三个机械手指所包围，此时外部气泵启动，将气流灌输到软管的内部，软管内的气流依次向气囊内灌输，使得气囊膨胀，并顶住相对应的连接板，使得相邻之间的连接板发生相对转动，连接板转动带动整个外壳弯曲，外壳弯曲带动弹簧片弯曲，弹簧片弯曲带动软管弯曲，而软管在弯曲的过程中仍然在向气囊内输送气流，使得多个连接板组成的骨架弯曲程度增大，当弯曲的外壳与不规则物体的表面接触时，连接板相对应的外壳与不规则物体的凸面相抵，使得该连接板不能继续转动，而与不规则物体凹面相对应的连接板则在气囊的作用下继续转动，使得外壳与不规则物体的凹面贴合，从而使得该机械手指与不规则物体的表面接触面积增大，而能够稳定的进行抓取。

2、该可折叠的柔性机器人，通过回弹连接机构的设置，当该机械手指放下被抓物体时，气泵缓慢的将软管内的气流抽出，同时气囊内的气流沿着软管流走而使得气囊逐渐萎缩，使得气囊不在抵压连接板，连接板在扭簧的作用下自动回复到初始状态，并带动外壳移动，使机械手指抓取的物体落下，从而使该机械手指不需要另外安装驱动装置使外壳回缩。

附图说明

图1为本发明提出的一种可折叠的柔性机器人结构示意图；

图2为本发明提出的一种可折叠的柔性机器人A部分的结构示意图；

图3为本发明提出的一种可折叠的柔性机器人的回弹连接机构的结构示意图；

图4为本发明提出的一种可折叠的柔性机器人抓取不规则物体时的示意图。

图中：1机械臂、2安装座、3橡胶垫、4外壳、5电动推杆、6转杆、7连接板、8气囊、9软管、10弹簧片、11指尖块、12位移传感器、13半圆槽、14压力传感器、15扭簧、16不规则物体、17连接座。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种可折叠的柔性机器人，包括机械臂1，机械臂1的底部固定连接有安装座2，安装座2的侧壁顶端通过转轴转动连接有三个均匀分布的连接座17，安装座2的侧壁嵌设有分别与三个连接座17相对应的电动推杆5，三个连接座17靠近安装座2的一端均开设有T型的限位槽，三个电动推杆5的活塞杆分别延伸至三个限位槽的内部，且三个电动推杆5的活塞杆末端均固定连接有限位杆，三个限位杆分别与三个限位槽的内壁滑动相连，三个连接座17的底部均固定连接有机械手指，三个机械手指均互相对应设置，机械手指包括可弯曲的外壳4，外壳4的顶部与安装座2的底部边缘处固定相连，外壳4的内部设置有骨架机构，骨架机构位于靠近其他机械手指的一侧，骨架机构包括多个小型的连接板7，多个连接板7均通过回弹连接机构转动相连，位于最上方的连接板7的顶部与安装座2的底部固定相连，外壳4的内壁远离骨架机构的一侧固定连接有弹簧片10，弹簧片10的侧壁固定连接有与骨架机构相对应的软管9，软管9的一端贯穿连接座17，且延伸至连接座17的外部，并且与外部的气泵相连通，软管9靠近骨架机构的一侧固定连通有多个均匀分布的气囊8，多个气囊8分别与多个连接板7相对应。

回弹连接机构包括转杆6，其中一个连接板7的底部开设有转槽，转杆6与转槽的内壁转动相连，另一个连接板7的顶部固定连接有两个相对应的转板，两个转板均与转杆6转动套接，转杆6位于两个转板之间的侧壁套接有扭簧15，扭簧15的一端与转槽的内壁固定相连，扭簧15的另一端与另一个连接板7的顶部固定相连。

外壳4的内部底端开设有半圆槽13，位于最下方的连接板7延伸至半圆槽13的内部，半圆槽13的内部设置有指尖块11，位于最下方的连接板7的底部与指尖块11的顶部固定相连，为机械手指的指尖部位提供刚性支撑，防止机械手指的指尖碰触到物体时，而发生坍塌，影响使用效果。

安装座2的底部固定连接有橡胶垫3，防止抓取的物体损伤到安装座2的底部，同时也对被抓物体进行缓冲，防止损伤被抓物体。

外壳4靠近其他机械手指的一侧设置有多个均匀分布的压力传感器14，多个压力传感器14均嵌设在外壳4的内部，且多个压力传感器14均通过导线与机械臂1上的控制电路相连接，用于监测机械手指抓取物体时的反馈压力，并根据监测到的数据随时调整气泵输入气流的压力。

指尖块11的内部嵌设有位移传感器12，位移传感器12通过导线与机械臂1上的控制电路相连接，用于监测机械手指在运动过程中的位移量，并根据提前设定的坐标系和监测到的位移量来确定机械手指的空间位置。

外壳4为硅橡胶材质。

综上所述，该可折叠的柔性机器人,当抓取不规则物体16时，三个机械手指被机械臂1移动到不规则物体16的上方，并向下移动，使不规则物体16被三个机械手指所包围，此时外部气泵启动，将气流灌输到软管9的内部，软管9内的气流依次向多个气囊8内灌输，使得气囊8膨胀，并顶住相对应的连接板7，使得相邻之间的连接板7发生相对转动，连接板7转动带动整个外壳4弯曲，外壳4弯曲带动弹簧片10弯曲，弹簧片10弯曲带动软管9弯曲，而软管9在弯曲的过程中仍然在向气囊8内输送气流，使得多个连接板7组成的骨架弯曲程度增大，当弯曲的外壳4与不规则物体16的表面接触时，连接板7相对应的外壳4与不规则物体16的凸面相抵，使得该连接板7不能继续转动，而与不规则物体16凹面相对应的连接板7则在气囊8的作用下继续转动，使得外壳4与不规则物体16的凹面贴合，从而使得该机械手指与不规则物体16的表面接触面积增大，而能够稳定的进行抓取，当该机械手指放下被抓物体时，气泵缓慢的将软管9内的气流抽出，同时气囊8内的气流沿着软管9流走而使得气囊8逐渐萎缩，使得气囊8不在抵压连接板7，连接板7在扭簧15的作用下自动回复到初始状态，并带动外壳4移动，使机械手指抓取的物体落下，从而使该机械手指不需要另外安装驱动装置使外壳4回缩。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种可折叠的柔性机器人，包括机械臂(1)，其特征在于：所述机械臂(1)的底部固定连接有安装座(2)，所述安装座(2)的侧壁顶端通过转轴转动连接有三个均匀分布的连接座(17)，所述安装座(2)的侧壁嵌设有分别与三个连接座(17)相对应的电动推杆(5)，三个所述连接座(17)靠近安装座(2)的一端均开设有T型的限位槽，三个所述电动推杆(5)的活塞杆分别延伸至三个限位槽的内部，且三个所述电动推杆(5)的活塞杆末端均固定连接有限位杆，三个所述限位杆分别与三个限位槽的内壁滑动相连，三个所述连接座(17)的底部均固定连接有机械手指，三个所述机械手指均互相对应设置，所述机械手指包括可弯曲的外壳(4)，所述外壳(4)的顶部与安装座(2)的底部边缘处固定相连，所述外壳(4)的内部设置有骨架机构，所述骨架机构位于靠近其他机械手指的一侧，所述骨架机构包括多个小型的连接板(7)，多个所述连接板(7)均通过回弹连接机构转动相连，位于最上方的所述连接板(7)的顶部与安装座(2)的底部固定相连，所述外壳(4)的内壁远离骨架机构的一侧固定连接有弹簧片(10)，所述弹簧片(10)的侧壁固定连接有与骨架机构相对应的软管(9)，所述软管(9)的一端贯穿连接座(17)，且延伸至连接座(17)的外部，所述软管(9)靠近骨架机构的一侧固定连通有多个均匀分布的气囊(8)，多个所述气囊(8)分别与多个连接板(7)相对应。

2.根据权利要求1所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述回弹连接机构包括转杆(6)，其中一个所述连接板(7)的底部开设有转槽，所述转杆(6)与转槽的内壁转动相连，另一个所述连接板(7)的顶部固定连接有两个相对应的转板，两个所述转板均与转杆(6)转动套接，所述转杆(6)位于两个转板之间的侧壁套接有扭簧(15)，所述扭簧(15)的一端与转槽的内壁固定相连，所述扭簧(15)的另一端与另一个连接板(7)的顶部固定相连。

3.根据权利要求1所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述外壳(4)的内部底端开设有半圆槽(13)，位于最下方的所述连接板(7)延伸至半圆槽(13)的内部，所述半圆槽(13)的内部设置有指尖块(11)，位于最下方的所述连接板(7)的底部与指尖块(11)的顶部固定相连。

4.根据权利要求1所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述安装座(2)的底部固定连接有橡胶垫(3)。

5.根据权利要求1所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述外壳(4)靠近其他机械手指的一侧设置有多个均匀分布的压力传感器(14)，多个所述压力传感器(14)均嵌设在外壳(4)的内部，且多个压力传感器(14)均通过导线与机械臂(1)上的控制电路相连接。

6.根据权利要求3所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述指尖块(11)的内部嵌设有位移传感器(12)，所述位移传感器(12)通过导线与机械臂(1)上的控制电路相连接。

7.根据权利要求1所述的一种可折叠的柔性机器人，其特征在于：所述外壳(4)为硅橡胶材质。