CN109048954A - 一种软体吞食机器人 - Google Patents

Abstract

一种软体吞食机器人，主要包括吞食部件组、驱动部件组和电控部件组。本发明将目标物完全包裹到气囊内部，能够更好地贴合目标物，抓取过程中受力更均匀，在抓取易碎物品时，更有优势，同时，较指型手爪抓取力更大，抓取范围更大，大面积贴合目标物，能发挥出软体夹持装置的柔顺加持特性。对吞食的目标物起到保护作用，能够承受一定冲击载荷。气囊内壁向中心呈褶皱式缩紧，可以承受一定扭矩作用。结构简单，方便加工，工作稳定。

Description

一种软体吞食机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种软体抓取机器人。

背景技术

软体抓取装置的优点日益显著，软体抓取装置柔顺性和人机交互性能相对传统刚性抓取装置更强，易于抓取易碎物品、异形物和变尺度物品，具有结构简单、高柔性、高功重比、质量轻和成本低廉等优势。授权公告号为CN104959992B的中国专利公开了一种气动的软体抓持装置，利用外部气源对气囊进行进行充气吸气，实现软体手指气囊的弯曲，达到加持目的。再例如授权公告号为CN105856264B软体驱动径向开合式气动夹持装置，其驱动单元和触手单元均由高气密性特种橡胶构成，充入压缩空气后，触手单元柔软可弯曲，能贴合多种几何轮廓，达到柔顺夹持的目的。上述软体夹持装置构型均为指型结构，人机交互过程中对人可以保护，但是指型气囊之间存有间隙，不能达到对抓取目标物的保护，并且指型结构抓取目标物的接触点较少，抓取后所能承受扭矩太小，在遭遇冲击时，不能实现稳定夹持，对易碎物品的保护不足，抓取范围不大，不能抓取细小物体。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够对目标物提供保护、遭遇冲击实现稳定夹持和大范围夹持的软体吞食机器人。

本发明主要包括吞食部件组、驱动部件组和电控部件组。

其中，驱动机构的连接件的两端均设有螺纹孔，吞食机构的拉杆上端穿过连接件一端的螺纹孔，锁紧螺母与拉杆的上端螺纹连接。连接件的另一端驱动机构的电动缸的上端穿过连接件的另一端的螺纹孔，通过锁紧螺栓固定。

电动缸的电线穿过底座一侧的走线孔，延伸至底座的外部，与电控机构引出的为电动缸供电的控制线相连接。

吞食机构的固定件的三孔法兰与驱动机构的底座另一侧壁的圆形三孔法兰、外壳上的三孔法兰和外壳的外壁上的法兰C，通过长螺栓相接，再由螺母紧固。

驱动机构的气管A的一端与吞食机构的气管接头相连，气管A的另一端与电控机构的气管D的延伸至电控盒外部的一端相连接。

吞食机构由气囊、固定件、拉杆、卡箍和气管接头组成气囊的上部与固定件的下端相连接，固定件为回转体法兰，轴线中部为三孔法兰，法兰的两端对称，两端的端口均设有环形凸棱，在三孔法兰的侧壁上开有螺纹孔，螺纹孔与固定件的内腔相连。气囊穿过固定件的中部，气囊的上端延伸至固定件的外部，向下翻折，卡箍A通过固定件上端的端口处的环形凸棱，将气囊上端卡接在固定件上。气囊的下端延伸至固定件的外部，向上翻折，卡箍B通过固定件下端的端口处的环形凸棱，将气囊下端卡接在固定件上。气囊为柔性双层囊状结构。在固定件的外部设有气管接头，气管接头用于对气囊充放气，控制气囊的膨胀和缩小。拉杆呈中空的杆状，在拉杆的下端均匀固定连接三个叶片，拉杆的上端设有外螺纹凹槽。气囊上部充气膨胀后，内腔内腔压紧拉杆，依靠摩擦力与拉杆连接。

驱动机构由底座、外壳、电动缸、气管A、连接件、长螺栓、锁紧螺母、连接件、锁紧螺栓、螺栓、四孔矩形法兰、圆形四孔法兰、三孔法兰和螺母组成。底座的下部设有四孔矩形法兰，在四孔矩形法兰的上部固定底座，底座为中空的腔体，底座的一侧外壁通过圆形四孔法兰与四孔矩形法兰相连接。在底座的另一侧壁固定三孔法兰，呈悬臂结构，在底座一侧设有走线孔。外壳为下开口的中空腔体，在壳体的侧壁和上部均设有通孔。气管A的另一端穿过壳体侧壁的通孔，延伸至壳体的外部。在外壳的外壁上固定连接法兰C。电动缸的下端通过外壳上部的通孔，延伸至外壳和底座的内部，电动缸下部固定四孔法兰，四孔法兰通过螺栓、螺母与底座下部的四孔矩形法兰相连接。

电控机构由电控盒、气泵、电源、控制器、开关阀、三通接头、继电器、单向阀、气管C、气管D、供电线组成，电控盒与气囊和电动缸之间通过气管和电线连接，完成对气囊和电动缸的控制。电控盒为上开口的壳体，电控箱内放置气泵、电源、控制器、开关阀、三通接头、继电器和单向阀。气管C与三通接头的第一输出端相连接，另一端与开关阀一端连接，气管D的一端延伸至电控盒的外部。气管D的另一端与三通接头的第二输出端相连接，三通接头的第三输出端通过单向阀与气泵相连。继电器输入端与控制器连接，继电器的输出端连接到气泵、开关阀，和电动缸的供电回路中。由电源为控制器、开关阀、气泵和电动缸供电。对电动缸的控制和供电线路接出电控盒。

本发明在使用时，电控部件组对气囊内腔充气，使其内壁缩紧到拉杆。然后使气囊接近目标物，并给与一定压力，再由电控部件组控制电动缸伸长，电动缸推杆经由连接件带动拉杆带动气囊内壁运动，由于气囊和目标物之间的摩擦力，从而带动目标物同气囊内壁运动，当目标物完全吞食到气囊内部完成抓取过程。相反，电控部件组控制电动缸反向运动，依次带动连接件、拉杆、气囊、目标物向反方向运动，当目标物完全脱离气囊，完成释放动作。然后由电控部件组控制开关阀打开，将气囊内腔气体放出。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明吞食过程将目标物完全包裹到气囊内部，能够更好地贴合目标物，抓取过程中受力更均匀，在抓取易碎物品时，更有优势，同时，较指型手爪抓取力更大，抓取范围更大，大面积贴合目标物，能发挥出软体夹持装置的柔顺加持特性。

2、本发明吞食过程将目标物包裹到气囊内，吞食目标与外界之间隔有充满气的气囊，对吞食的目标物起到保护作用，能够承受一定冲击载荷。

3、本发明气囊在充满气体之后，气囊内壁向中心呈褶皱式缩紧，可以承受一定扭矩作用。

4、本发明气囊结构简单，方便加工，工作稳定。

附图说明

图1为本发明整体效果图。

图2为气囊未充气状态效果图

图3为图2的A-A的剖视图。

图4为零件固定件的效果图。

图5为本发明吞食部分未充气状态效果图。

图6为零件拉杆的效果图。

图7为本发明吞食部分充气后状态效果图。

图8为气囊未充后状态效果图。

图9为图8的B-B的剖视图。

图10为图8的C-C的剖视图。

图11为零件底座的效果图。

图12为零件外壳的效果图。

图13为电控部件组的整体效果图。

图14为本发明吞食目标物位置1的B-B的剖视图。

图15为本发明吞食目标物位置2的B-B的剖视图。

图16为本发明吞食目标物位置3的B-B的剖视图。

图中：1-气囊，2-底座，3-固定件，4-外壳，5-长螺栓，6-拉杆，6-1叶片，7-锁紧螺母，8-连接件，9-锁紧螺栓，10-电动缸，11-气管A，12-螺栓，13-螺母，14-1卡箍A，14-2卡箍B，15-气管接头，16-电控盒，17-气泵，18-电源，19-控制器，20-开关阀，21-三通接头，22-继电器，23-单向阀，24-目标物、25-四孔矩形法兰、26-圆形四孔法兰、27-三孔法兰、28-法兰C、29-电控线、30-气管C、31-气管D。

具体实施方式

在图1至图16所示的本发明示意简图中，驱动机构的连接件8的两端均设有螺纹孔，吞食机构的拉杆6上端穿过连接件一端的螺纹孔，锁紧螺母与拉杆的上端螺纹连接。连接件的另一端驱动机构的电动缸10的上端穿过连接件8的另一端的螺纹孔，通过锁紧螺栓9固定。

电动缸10的电线穿过底座一侧的走线孔，延伸至底座的外部，与电控机构引出的为电动缸供电的控制线相连接。

吞食机构的固定件的三孔法兰与驱动机构的底座另一侧壁的圆形三孔法兰、外壳上的三孔法兰和外壳的外壁上的法兰C28，通过长螺栓5相接，再由螺母紧固。

驱动机构的气管A11的一端与吞食机构的气管接头15相连，气管A11的另一端与电控机构的气管D31的延伸至电控盒外部的一端相连接。

吞食机构由气囊1、固定件3、拉杆6、卡箍14和气管接头15组成气囊的上部与固定件3的下端相连接，固定件为回转体法兰，轴线中部为三孔法兰，法兰的两端对称，两端的端口均设有环形凸棱，在三孔法兰的侧壁上开有螺纹孔，螺纹孔与固定件的内腔相连。气囊穿过固定件的中部，气囊的上端延伸至固定件的外部，向下翻折，卡箍A14-1通过固定件上端的端口处的环形凸棱，将气囊上端卡接在固定件上。气囊的下端延伸至固定件的外部，向上翻折，卡箍B14-2通过固定件下端的端口处的环形凸棱，将气囊下端卡接在固定件上。气囊1为柔性双层囊状结构。在固定件的外部设有气管接头15，气管接头用于对气囊充放气，控制气囊的膨胀和缩小。拉杆6呈中空的杆状，在拉杆的下端均匀固定连接三个叶片，拉杆的上端设有外螺纹凹槽。气囊上部充气膨胀后，内腔内腔压紧拉杆，依靠摩擦力与拉杆连接。

驱动机构由底座2、外壳4、电动缸10、气管A11、连接件7、长螺栓5、锁紧螺母7、连接件8、锁紧螺栓9、螺栓12、四孔矩形法兰25、圆形四孔法兰26、三孔法兰27和螺母13组成。底座2的下部设有四孔矩形法兰25，在四孔矩形法兰的上部固定底座，底座为中空的腔体，底座的一侧外壁通过圆形四孔法兰26与四孔矩形法兰相连接。在底座的另一侧壁固定三孔法兰27，呈悬臂结构，在底座一侧设有走线孔。外壳4为下开口的中空腔体，在壳体的侧壁和上部均设有通孔。气管A11的另一端穿过壳体侧壁的通孔，延伸至壳体的外部。在外壳的外壁上固定连接法兰C28。电动缸的下端通过外壳上部的通孔，延伸至外壳和底座的内部，电动缸下部固定四孔法兰，四孔法兰通过螺栓12、螺母14与底座下部的四孔矩形法兰相连接。

电控机构由电控盒16、气泵17、电源18、控制器19、开关阀20、三通接头21、继电器22、单向阀23、气管C30、气管D31、电控线32组成，电控盒16与气囊1和电动缸10之间通过气管D31和电控线29连接，完成对气囊1和电动缸10的控制。电控盒为上开口的壳体，电控箱内放置气泵、电源、控制器、开关阀、三通接头、继电器和单向阀。气管C30与三通接头的第一输出端相连接，另一端与开关阀20一端连接，气管D31的一端延伸至电控盒的外部。气管D的另一端与三通接头的第二输出端相连接，三通接头的第三输出端通过单向阀与气泵相连。继电器22输入端与控制器19连接，继电器的输出端连接到气泵17、开关阀20，和电动缸10的供电回路中。由电源18为控制器19、开关阀20、气泵17和电动缸10供电。对电动缸10的控制和供电线路接出电控盒16。

Claims (4)

1.一种软体吞食机器人，主要包括吞食部件组、驱动部件组和电控部件组，其特征在于：驱动机构的连接件的两端均设有螺纹孔，吞食机构的拉杆上端穿过连接件一端的螺纹孔，锁紧螺母与拉杆的上端螺纹连接，连接件的另一端驱动机构的电动缸的上端穿过连接件的另一端的螺纹孔，通过锁紧螺栓固定，电动缸的电线穿过底座一侧的走线孔，延伸至底座的外部，与电控机构引出的为电动缸供电的控制线相连接，吞食机构的固定件的三孔法兰与驱动机构的底座另一侧壁的圆形三孔法兰、外壳上的三孔法兰和外壳的外壁上的法兰C，通过长螺栓相接，再由螺母紧固，驱动机构的气管A的一端与吞食机构的气管接头相连，气管A的另一端与电控机构的气管D的延伸至电控盒外部的一端相连接。

2.根据权利要求1所述的一种软体吞食机器人，其特征在于：吞食机构由气囊、固定件、拉杆、卡箍和气管接头组成气囊的上部与固定件的下端相连接，固定件为回转体法兰，轴线中部为三孔法兰，法兰的两端对称，两端的端口均设有环形凸棱，在三孔法兰的侧壁上开有螺纹孔，螺纹孔与固定件的内腔相连，气囊穿过固定件的中部，气囊的上端延伸至固定件的外部，向下翻折，卡箍A通过固定件上端的端口处的环形凸棱，将气囊上端卡接在固定件上，气囊的下端延伸至固定件的外部，向上翻折，卡箍B通过固定件下端的端口处的环形凸棱，将气囊下端卡接在固定件上，气囊为柔性双层囊状结构，在固定件的外部设有气管接头，气管接头用于对气囊充放气，控制气囊的膨胀和缩小，拉杆呈中空的杆状，在拉杆的下端均匀固定连接三个叶片，拉杆的上端设有外螺纹凹槽，气囊上部充气膨胀后，内腔内腔压紧拉杆，依靠摩擦力与拉杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种软体吞食机器人，其特征在于：驱动机构由底座、外壳、电动缸、气管A、连接件、长螺栓、锁紧螺母、连接件、锁紧螺栓、螺栓、四孔矩形法兰、圆形四孔法兰、三孔法兰和螺母组成，底座的下部设有四孔矩形法兰，在四孔矩形法兰的上部固定底座，底座为中空的腔体，底座的一侧外壁通过圆形四孔法兰与四孔矩形法兰相连接，在底座的另一侧壁固定三孔法兰，呈悬臂结构，在底座一侧设有走线孔，外壳为下开口的中空腔体，在壳体的侧壁和上部均设有通孔，气管A的另一端穿过壳体侧壁的通孔，延伸至壳体的外部，在外壳的外壁上固定连接法兰C，电动缸的下端通过外壳上部的通孔，延伸至外壳和底座的内部，电动缸下部固定四孔法兰，四孔法兰通过螺栓、螺母与底座下部的四孔矩形法兰相连接。

4.根据权利要求1所述的一种软体吞食机器人，其特征在于：电控机构由电控盒、气泵、电源、控制器、开关阀、三通接头、继电器、单向阀、气管C、气管D、供电线组成，电控盒与气囊和电动缸之间通过气管和电线连接，完成对气囊和电动缸的控制，电控盒为上开口的壳体，电控箱内放置气泵、电源、控制器、开关阀、三通接头、继电器和单向阀，气管C与三通接头的第一输出端相连接，另一端与开关阀一端连接，气管D的一端延伸至电控盒的外部，气管D的另一端与三通接头的第二输出端相连接，三通接头的第三输出端通过单向阀与气泵相连，继电器输入端与控制器连接，继电器的输出端连接到气泵、开关阀，和电动缸的供电回路中，由电源为控制器、开关阀、气泵和电动缸供电，对电动缸的控制和供电线路接出电控盒。