CN109278034A - 一种绳索驱动柔性手爪及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种绳索驱动柔性手爪及机器人。本发明的绳索驱动柔性手爪包括包括驱动装置、与所述驱动装置连接的传动装置以及与所述传动装置连接的柔性手指，所述柔性手指的材质为软体材料。本发明的机器人包括如上所述的绳索驱动柔性手爪。本发明的绳索驱动柔性手爪及机器人具有很强的自适应能力，能够适应不规则物体的稳定抓取。

Description

一种绳索驱动柔性手爪及机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种绳索驱动柔性手爪及机器人。
背景技术
如今，机器人技术已经广泛应用于工业生产领域，机器人的应用给人类的生产生活带来了极大的益处。近些年来，研究者针对非结构化的复杂环境发明了连续型机器人，连续型机器人采用类似象鼻的“无脊椎”柔性结构，由一个具有超弹性的中心骨架和若干关节组成，可以灵活的改变自身的弯曲形状，对非结构化环境的适应能力强。
一些机器人会安装机械手爪来实现某些抓取任务。普通的刚性机械手爪在对目标物体进行抓取时，由于手爪的形状不变，所以不利于抓取不规则物体。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种绳索驱动柔性手爪，其具有良好的弯曲变形性能，具有很强的自适应能力，能够更好的适应非结构化环境。
本发明还提供一种机器人，其包括如上所述的绳索驱动柔性手爪，具有很强的夹取自适应能力，能够更好的适应非结构环境的夹取工作。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种绳索驱动柔性手爪，包括驱动装置、与所述驱动装置连接的传动装置以及与所述传动装置连接的柔性手指，所述柔性手指的材质为软体材料。
作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性手指通过3D打印一体成型。
作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性手指包括若干依次设置的柔性柱以及一对穿过若干所述柔性柱的驱动绳索。
作为上述技术方案的进一步改进，相邻的两处所述柔性柱之间通过横板连接，一对所述驱动绳索分别位于所述横板的两侧，以使所述柔性柱与一对所述驱动绳索平行的方向的抗弯模量小于所述柔性柱与一对所述驱动绳索垂直的方向的抗弯模量。
作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性柱的横截面为矩形，且所述柔性柱的横截面与一对所述驱动绳索的连线垂直的两边的长度大于所述柔性柱的横截面与一对所述驱动绳索的连线平行的两边的长度。
作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性柱平行于一对所述驱动绳索的两端设有接触板，所述接触板沿所述驱动绳索的长度方向延伸，以增加所述柔性柱与被夹取物体的接触面积。
作为上述技术方案的进一步改进，所述传动机构包括绞盘轴与一对滑轮轴，一对所述滑轮与所述绞盘轴平行设置，且分别位于所述绞盘轴的两侧，所述绞盘轴上套设有绞盘，所述滑轮轴上套设有滑轮，所述绞盘上绕设有所述驱动绳索，且所述驱动绳索的一个自由端通过其中一个所述滑轮穿入所述柔性柱，所述驱动绳索的另一个自由端通过另一个所述滑轮穿入所述柔性柱。
作为上述技术方案的进一步改进，所述绞盘上设有供所述驱动绳索绕设的环槽。
作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动装置为舵机。
本发明还提供一种机器人，其包括如上所述的绳索驱动柔性手爪。
本发明的有益效果是：
本发明的绳索驱动柔性手爪包括驱动装置、与所述驱动装置连接的传动装置以及与所述传动装置连接的柔性手指，所述柔性手指的材质为软体材料。本发明的绳索驱动柔性手爪，其柔性手指采用软体材料，具有良好的变形性能，在夹取物体时，其具有很强的自适应能力，能够很好的适应非结构化环境。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的绳索驱动柔性手爪的整体结构示意图；
图2是本发明传动装置一个实施例的结构示意图；
图3图2中传动装置的俯视图；
图4是图2中传动装置的内部结构的正视图；
图5是本发明柔性手指一个实施例的结构示意图；
图6是图5中A处的局部放大结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本发明一个实施例的绳索驱动柔性手爪的整体结构示意图。一种绳索驱动柔性手爪，包括传动装置100、驱动装置200以及柔性手爪300。
如图2至图4，传动装置100包括绞盘110、绞盘轴120、机架130、滑轮140、以及滑轮轴，滑轮轴的数量为2个，滑轮轴、绞盘轴120均固设于机架130上，且2个滑轮轴与绞盘轴120平行设置。绞盘轴120上套设有绞盘110，滑轮轴上套设有滑轮140，绞盘110上缠绕有驱动绳索，驱动绳索具有两处伸出端，驱动绳索的一个伸出端通过一个滑轮穿入柔性手爪300，驱动绳索的另一个伸出端通过另一个滑轮穿入柔性手爪300，滑轮140在驱动绳索穿入柔性手爪300之前对驱动绳索导向。优选的，绞盘110的中间还设有供驱动绳索缠绕的环槽，用于避免驱动绳索在绞盘110上窜动。工作时，绞盘110转动，使得驱动绳索的一个自由端收紧，另一个自由端舒张，驱动绳索的两端共同作用在柔性手爪300上，使柔性手爪300产生变形。
驱动装置200固设于机架130上，其与绞盘轴120连接。其中，驱动装置200优选为舵机。
如图5与图6，柔性手爪300为软体材质，柔性手爪300整体通过3D打印一体成型，其材质包括但不限于TPE、TPU，该材质可以作为3D打印的原材料，打印出来的柔性手爪300具有良好的变形性能，具有很强的适应性。
柔性手爪300包括若干依次设置的柔性柱310以及用于驱动该柔性手爪300产生变形的驱动绳索320，驱动绳索320依次穿过若干柔性柱310，且驱动绳索320设于柔性柱310相对的两端处，柔性柱310上设有空心铆钉330，空心铆钉330插入到柔性柱320的绳孔处供驱动绳索320穿过，以减小驱动绳索320与柔性柱310之间的摩擦力。其中，一对驱动绳索320分别设于柔性柱310的两侧，工作时，一个驱动绳索310拉紧，另一个驱动绳索310舒张，其共同控制柔性柱310的弯曲。
本实施例中，相邻的两处柔性柱310之间通过横板340连接，横板340设于柔性柱310的中间部位，其垂直于两处驱动绳索320的连线，且两处驱动绳索320位于横板340的两侧，横板340起到限制柔性柱320的弯曲的作用，在横板340的作用下，柔性柱310垂直于两处驱动绳索320的连线的两端的抗弯模量显著大于柔性柱310平行于两处驱动绳索320的连线的两端的抗弯模量。当两处驱动绳索320工作时，柔性柱310在驱动绳索320的驱动下可以发生良好的变形，以夹取物体，而当柔性柱310与物体抵持时，由于柔性柱310另一个方向的抗弯模量很大，其不会因为物体的抵持而发生侧偏，从而保证了该柔性手爪夹取物体的稳固性。
柔性柱310的横截面优选为矩形，其与两处驱动绳索320的连线垂直的两边的边长大于其与两处驱动绳索320的连线平行的两边的边长，以进一步改变柔性柱310的弯曲性能。
优选的，柔性柱310与两处驱动绳索320的连线垂直的两边还设有接触板350，接触板350沿着驱动绳索320的方向延伸，以增加柔性柱310与被夹取物体的接触面积，保证夹取的可靠性。
本发明还提供一种机器人，其包括如上所述的绳驱柔性手爪，其可以实现对不规则物体的稳定抓取，具有很强的自适应能力。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种绳索驱动柔性手爪，其特征在于，包括驱动装置、与所述驱动装置连接的传动装置以及与所述传动装置连接的柔性手指，所述柔性手指的材质为软体材料。
2.根据权利要求1所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述柔性手指通过3D打印一体成型。
3.根据权利要求1或2所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述柔性手指包括若干依次设置的柔性柱以及一对穿过若干所述柔性柱的驱动绳索。
4.根据权利要求3所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，相邻的两处所述柔性柱之间通过横板连接，一对所述驱动绳索分别位于所述横板的两侧，以使所述柔性柱与一对所述驱动绳索平行的方向的抗弯模量小于所述柔性柱与一对所述驱动绳索垂直的方向的抗弯模量。
5.根据权利要求4所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述柔性柱的横截面为矩形，且所述柔性柱的横截面与一对所述驱动绳索的连线垂直的两边的长度大于所述柔性柱的横截面与一对所述驱动绳索的连线平行的两边的长度。
6.根据权利要求3所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述柔性柱平行于一对所述驱动绳索的两端设有接触板，所述接触板沿所述驱动绳索的长度方向延伸，以增加所述柔性柱与被夹取物体的接触面积。
7.根据权利要求3所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述传动机构包括绞盘轴与一对滑轮轴，一对所述滑轮与所述绞盘轴平行设置，且分别位于所述绞盘轴的两侧，所述绞盘轴上套设有绞盘，所述滑轮轴上套设有滑轮，所述绞盘上绕设有所述驱动绳索，且所述驱动绳索的一个自由端通过其中一个所述滑轮穿入所述柔性柱，所述驱动绳索的另一个自由端通过另一个所述滑轮穿入所述柔性柱。
8.根据权利要求7所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述绞盘上设有供所述驱动绳索绕设的环槽。
9.根据权利要求1所述的绳索驱动柔性手爪，其特征在于，所述驱动装置为舵机。
10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的绳索驱动柔性手爪。
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