CN109108957A - 一种可旋转的全柔性抓手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可旋转的全柔性抓手。本发明包括柔性关节和柔性抓手；柔性关节由上底面、侧边曲面和下底面组成；柔性抓手包括柔性手掌和三根手指，手指主要由手指主体和手指侧面组成，手指主体外侧为沿柔性关节伸缩方向布置的齿条状结构，手指侧面与手指主体内侧密封相连；手指内部接正压后，齿条状结构内小气室的膨胀程度大于连通腔的膨胀程度，手指朝向柔性手掌方向弯曲，手指内部接负压后，手指远离柔性手掌方向弯曲。本发明可以改变抓手的开口方向，能抓取不同摆放姿态的物体，极大地提高了柔性抓手的灵活性，应用前景广阔。

Description

一种可旋转的全柔性抓手
技术领域
本发明属于柔性装置领域，具体涉及一种可旋转的全柔性抓手。
背景技术
传统的刚体抓手在抓易碎物体时，容易损坏易碎物体，柔性抓手由于自身固有的柔顺性，能适应易碎物体的形状，很好地解决了刚体抓手的弊端。但已有的柔性抓手不能调整其开口方向，限制了其灵活性。针对以上情况，有必要研究一种新型的可旋转的全柔性抓手来解决这些问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种可旋转的全柔性抓手，用于抓取易碎物品。
本发明所采用的技术方案如下：
本发明包括柔性关节和柔性抓手，柔性关节与柔性抓手相连。
所述柔性关节包括上底面、下底面和侧边曲面，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面、下底面周围之间，使得整个柔性关节形成关节密封气室，且使得柔性关节形成近似上小下大的台柱，上底面中间设有一个孔，关节硅胶管插装连接于孔，柔性关节的侧边曲面沿逆时针方向扭转；关节硅胶管连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得柔性关节边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得柔性关节边旋转边增加高度，柔性关节恢复为原来的常态形状。
所述柔性抓手包括柔性手掌和固定在柔性手掌下底面的三个手指，手指主要由手指主体和手指侧面组成，手指主体外侧为沿柔性关节伸缩方向布置的齿条状结构，手指侧面与手指主体内侧密封相连；齿条状结构的每处齿内部均设有中空小气室，各处齿的小气室通过手指主体中间内部设有的连通腔贯穿连通形成一个完整手指密封气室。
所述三根手指分别为A手指、B手指和C手指，柔性手掌的一径向中心线方向定为开口方向，A手指和C手指分布在柔性手掌开口方向的其中一侧，B手指分布在柔性手掌开口方向的另一侧，三根手指的手指侧面均靠近柔性手掌轴心方向布置，手指主体的外侧均靠近柔性手掌外周围方向，B手指、C手指与中心线的夹角均为15°。
所述柔性手掌侧周围开有三个孔，手指硅胶管插装连接于孔后穿过手指的手指主体上端面开有的小孔与手指密封气室相连，手指硅胶管连接到外部气源；通过手指硅胶管向手指内部气室通气，手指内部接正压后，齿条状结构内小气室的膨胀程度大于连通腔的膨胀程度，手指朝向柔性手掌方向弯曲，手指内部接负压后，齿条状结构内小气室的收缩程度大于连通腔的收缩程度，手指远离柔性手掌方向弯曲。
所述柔性关节的下底面与柔性抓手的柔性手掌上表面相连。
所述可旋转的全柔性抓手均采用柔性材料制成。
所述全柔性抓手可以改变抓手的开口方向，能抓取不同摆放姿态的物体，极大地提高了柔性抓手的灵活性。具体实施中，长条状物体和球状物体都可以抓取，因为长条状物体抓取难度大一些，实施例以抓取长条状物体做实验。
本发明的有益效果是：
本发明可以改变抓手的开口方向，能抓取不同摆放姿态的物体，极大地提高了柔性抓手的灵活性，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图；
图2是柔性抓手的结构示意图；
图3是手指的结构示意图；
图4是手指的变形示意图；
图5是柔性关节的变形示意图；
图6是本发明抓取物体示意图(柔性抓手开口方向和被抓物体长边方向一致)；
图7是本发明抓取物体示意图(柔性抓手开口方向和被抓物体长边方向垂直)；
图8是柔性手掌的结构示意图。
图中：柔性关节1，柔性抓手2，柔性手掌3，手指硅胶管4，A手指5，B手指6，C手指7，手指主体8，手指侧面9，关节硅胶管10，上底面11，侧边曲面12，下底面13，被抓物体14。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明具体实施包括柔性关节1和柔性抓手2，柔性关节1的下底面13与柔性抓手2的柔性手掌3上表面相连。
如图2所示，所述柔性抓手2包括柔性手掌3和固定在柔性手掌3下底面的三个手指，三根手指分别为A手指、B手指和C手指，柔性手掌3的一径向中心线方向定为开口方向，A手指和C手指分布在柔性手掌3开口方向的其中一侧，B手指分布在柔性手掌3开口方向的另一侧，三根手指的手指侧面9均靠近柔性手掌3轴心方向布置，手指主体8的外侧均靠近柔性手掌3外周围方向，B手指、C手指与中心线的夹角均为15°。
如图3所示，手指主要由手指主体8和手指侧面9组成，手指主体8外侧为沿柔性关节1伸缩方向布置的齿条状结构，手指侧面9与手指主体8内侧密封相连；齿条状结构的每处齿内部均设有中空小气室，各处齿的小气室通过手指主体8中间内部设有的连通腔贯穿连通形成一个完整手指密封气室。
如图2和4所示，柔性手掌3侧周围开有三个孔，柔性手掌3底面中部开有三个凹槽，如图8所示，三个凹槽沿圆周间隔均布，凹槽和手指上底面形状相同。手指硅胶管4插装连接于孔后穿过手指的手指主体8上端面开有的小孔后伸入到凹槽内与手指密封气室相连，手指硅胶管4连接到外部气源；通过手指硅胶管4向手指内部气室通气，手指内部接正压后，齿条状结构内小气室的膨胀程度大于连通腔的膨胀程度，手指朝向柔性手掌3方向弯曲，手指内部接负压后，齿条状结构内小气室的收缩程度大于连通腔的收缩程度，手指远离柔性手掌3方向弯曲。
如图5所示，柔性关节1包括上底面11、下底面13和侧边曲面12，上底面11尺寸小于下底面13尺寸，侧边曲面12密封包围连接在上底面11、下底面13周围之间，使得整个柔性关节1形成关节密封气室，且使得柔性关节1形成近似上小下大的台柱，上底面11中间设有一个孔，关节硅胶管10插装连接于孔，柔性关节1的侧边曲面沿逆时针方向扭转；关节硅胶管10连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面12正向扭转同时带动上底面16和下底面18之间的距离变近，即使得柔性关节1边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面16和下底面18之间的距离变远，即使得柔性关节边旋转边增加高度，柔性关节1恢复为原来的常态形状。
本发明的具体实施包括以下步骤：
步骤1：全柔性抓手运动到被抓物体14上方，被抓物体14为一长条状物体；
步骤2:若被抓物体14的长边方向与全柔性抓手的开口方向一致，直接实施下一步骤3；若被抓物体14的长边方向与全柔性抓手的开口方向不一致，柔性关节1连接负压后收缩并朝顺时针方向旋转，从而带动柔性抓手2朝顺时针方向旋转，直到全柔性抓手的开口方向与被抓物体14长边方向一致，柔性关节1保持当前的压力状态；
步骤3：所有手指连接负压后均朝远离柔性手掌3方向弯曲；
步骤4：全柔性抓手向下运动到被抓物体14附近，所有手指连接正压后朝向柔性手掌3方向弯曲，抓住被抓物体14，运动结束。

Claims (6)

1.一种可旋转的全柔性抓手，其特征在于，包括柔性关节(1)和柔性抓手(2)，柔性关节(1)与柔性抓手(2)相连；
所述柔性关节(1)包括上底面(11)、下底面(13)和侧边曲面(12)，上底面(11)尺寸小于下底面(13)尺寸，侧边曲面(12)密封包围连接在上底面(11)、下底面(13)之间，使得整个柔性关节(1)形成关节密封气室，上底面(11)中间设有一个孔，关节硅胶管(10)插装连接于孔，柔性关节(1)的侧边曲面沿逆时针方向扭转；关节硅胶管(10)连接到外部气源，气源对气室抽真空后，侧边曲面(12)正向扭转同时带动上底面(16)和下底面(18)之间的距离变近，即使得柔性关节(1)边旋转边降低高度，气源对气室充气后，侧边曲面反向扭转同时带动上底面(16)和下底面(18)之间的距离变远，即使得柔性关节边旋转边增加高度；
所述柔性抓手(2)包括柔性手掌(3)和固定在柔性手掌(3)下底面的三个手指，手指主要由手指主体(8)和手指侧面(9)组成，手指主体(8)外侧为沿柔性关节(1)伸缩方向布置的齿条状结构，手指侧面(9)与手指主体(8)内侧密封相连；齿条状结构的每处齿内部均设有中空小气室，各处齿的小气室通过手指主体(8)中间内部设有的连通腔贯穿连通形成一个完整手指密封气室。
2.根据权利要求1所述的可旋转的全柔性抓手，其特征在于，所述三根手指分别为A手指、B手指和C手指，柔性手掌(3)的一径向中心线方向定为开口方向，A手指和C手指分布在柔性手掌(3)开口方向的其中一侧，B手指分布在柔性手掌(3)开口方向的另一侧，三根手指的手指侧面(9)均靠近柔性手掌(3)轴心方向布置，手指主体(8)的外侧均靠近柔性手掌(3)外周围方向。
3.根据权利要求1所述的可旋转的全柔性抓手，其特征在于：所述柔性手掌(3)侧周围开有三个孔，手指硅胶管(4)插装连接于孔后穿过手指的手指主体(8)上端面开有的小孔与手指密封气室相连，手指硅胶管(4)连接到外部气源；通过手指硅胶管(4)向手指内部气室通气，手指内部接正压后，齿条状结构内小气室的膨胀程度大于连通腔的膨胀程度，手指朝向柔性手掌(3)方向弯曲，手指内部接负压后，齿条状结构内小气室的收缩程度大于连通腔的收缩程度，手指远离柔性手掌(3)方向弯曲。
4.根据权利要求1所述的可旋转的全柔性抓手，其特征在于，所述柔性关节(1)的下底面(13)与柔性抓手(2)的柔性手掌(3)上表面相连。
5.根据权利要求1所述的可旋转的全柔性抓手，其特征在于，所述的可旋转的全柔性抓手均采用柔性材料制成。
6.根据权利要求1所述的可旋转的全柔性抓手，其特征在于，
所述全柔性抓手抓取不同摆放姿态的物体，可以为一长条状物体或者球状物体。
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