CN109866243B - 多感知机器人柔性手爪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多感知机器人柔性手爪及气压控制设备,单气道柔性手指底板内设置滑觉传感器,手指指跟外部罩扣有“C”型连接件,“C”型连接件与力传感器连接件的一端固装,力传感器连接件的另一端与力传感器的一端固装,力传感器的另一端与垫块固装,垫块固装于手掌内,测控电路模块固装于手掌内,测控电路模块可与气压控制设备通讯,根据单气道柔性手指的数量可构成二指、三指、四指多感知机器人柔性手爪,所述多感知机器人柔性手爪不仅依靠单气道即可抓取和释放物体,还能感知抓力、与被抓物体之间的滑动、与被抓物体的距离、单气道柔性手指内的气压值,通过自适应调整抓力大小,实现以最小力抓取物体。
Description
技术领域
本发明涉及一种软体机器人,尤其是一种多感知柔性气动手爪。
背景技术
现有的机器人柔性手爪只由开关量控制,工作在开、合两种状态下,缺少对抓力、滑动等抓取状态的感知。一般情况下,预先设定机器人柔性手爪的工作气压,当柔性手爪需要抓取物体时使手爪内部增压到预定正气压,当柔性手爪需要释放物体时使手爪内部减压到预定负气压。这种开关量控制的机器人柔性手爪存在缺陷,不能根据抓取的实际需要自动调整到合适的抓力,尤其在食品、果蔬种植等行业,被抓取物体一般较为柔软,容易被损伤,而且不是标准化产品,各有差异,这就需要有一款能感知抓取状态并能自适应调整抓力大小的机器人柔性手爪。
发明内容
为了克服现有技术中机器人柔性手爪只由开关量控制,不能感知抓取状态的缺陷,本发明提供一种多感知机器人柔性手爪及气压控制设备,不仅依靠单气道即可抓取和释放物体,还能感知抓力、与被抓物体之间的滑动、与被抓物体的距离、单气道柔性手指内的气压值,通过自适应调整抓力大小,而完成以最小力抓取物体。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种多感知机器人柔性手爪及气压控制设备,所述多感知机器人柔性手爪包括手掌(2)、测控电路模块(3)、手爪多通快速接头(4) 和至少两个单气道柔性手指模块(1),所述单气道柔性手指模块(1)包括单气道柔性手指(11)、“C”型连接件(12)、力传感器连接件(13)、力传感器(14)、垫块(15),所述单气道柔性手指(11)包括手指指面(111)和手指底板(112),所述手指底板(112)内部设置滑觉传感器(1121),所述手指底板(112)一侧表面平整另一侧表面有半球形凸台(1122),所述半球形凸台(1122)用以增大摩擦力,所述手指底板(112)的平整一侧与手指指面(111) 连接,所述手指指面(111)和手指底板(112)构成单气道(114),所述手指指面(111)包括指尖(1111)、指跟(1113)和至少一个指节(1112),所述指尖(1111)和指节(1112)之间设置指尖过渡圆弧(1114),所述指节(1112)包括指节峰(11121)、指节谷(11122)、指节面(11123),所述指节(1112)依次串接构成波浪形结构,所述指节(1112)和指跟(1113) 之间设置指跟过渡圆弧(1115),所述指跟(1113)的端部设置外凸环形体(11132),所述外凸环形体(11132)与指跟过渡圆弧(1115)之间设置圆弧凸台面(11131),所述指跟(1113) 的端面设置有通气孔(11133),所述通气孔(11133)与手指气管(113)固装,所述手指气管(113)与单气道(114)连通,所述单气道柔性手指的指跟的圆弧凸台面(11131)外部罩扣有“C”型连接件(12),所述“C”型连接件(12)与力传感器连接件(13)的一端固装,所述力传感器连接件(13)的另一端与力传感器(14)的一端固装,所述力传感器(14)的另一端与垫块(15)固装;
所述手掌(2)为圆柱薄壳,所述手掌(2)一面开口另一面封闭,所述手掌封闭面设置与单气道柔性手指模块(1)数量相同的力传感器安装孔(21)和一个激光测距孔(22),所述单气道柔性手指模块(1)穿过力传感器安装孔(21)并通过垫块(15)固装于手掌(2) 的内壁,所述测控电路模块(3)固装于手掌(2)内;
所述手爪多通快速接头(4)的接头数量比单气道柔性手指模块(1)的数量多一个,所述单气道柔性手指模块(1)的手指气管(113)与手爪多通快速接头(4)连通;
本发明通过单气道柔性手指模块(1)、手掌(2)、测控电路模块(3)、手爪多通快速接头(4)的组装,可以构成两指、三指、四指的多感知机器人柔性手爪。
气压控制设备(5)包括气泵(53)、正压控制气路(52)、负压控制气路(51)、四通快速接头(54)、气压控制电路模块(55),所述气压控制设备(5)能与多感知机器人柔性手爪的测控电路模块(3)通讯,并自适应调整气压大小实现多感知机器人柔性手爪以最小力抓取物体。
本发明的有益效果是,本发明多感知机器人柔性手爪不仅依靠单气道即可抓取和释放物体,还能感知抓力、与被抓物体之间的滑动、与被抓物体的距离、单气道柔性手指内的气压值,通过自适应调整抓力大小,而完成以最小力抓取物体。
附图说明
下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1为本发明设计的一种单气道柔性手指模块的结构图;
图2为本发明设计的一种单气道柔性手指的正视图;
图3为单气道柔性手指不带手指气管的俯视图;
图4为沿着图3中A-A线的剖视图;
图5为本发明设计的一种单气道柔性手指模块中连接件的结构图;
图6为一种手爪多通快速接头的结构图;
图7为本发明设计的一种多感知机器人柔性手爪的一种手掌的结构图;
图8为本发明设计的测控电路模块的结构示意图;
图9为本发明设计的气压控制设备的结构示意图;
图10为本发明设计的二指多感知机器人柔性手爪的结构图;
图11为本发明设计的二指多感知机器人柔性手爪的手掌的结构图;
图12为本发明设计的三指多感知机器人柔性手爪的结构图;
图13为本发明设计的三指多感知机器人柔性手爪的手掌的结构图;
图14为本发明设计的四指多感知机器人柔性手爪的结构图;
图15为本发明设计的四指多感知机器人柔性手爪的另一个视角的结构图;
图16为本发明设计的四指多感知机器人柔性手爪的手掌的结构图。
图中1.单气道柔性手指模块,11.单气道柔性手指,111.手指指面,1111.指尖,1112.指节, 11121.指节峰,11122.指节谷,11123.指节面,1113.指跟,11131.圆弧凸台面,11132.外凸环形体,11133.通气孔,1114.指尖过渡圆弧,1115.指跟过渡圆弧,112.手指底板,1121.滑觉传感器,1122.半球形凸台,113.手指气管,114.单气道,12,“C”型连接件,13.力传感器连接件,14.力传感器,15.垫块,2.手掌,21.力传感器安装孔,22.激光测距孔,31.测控电路微处理器,32.激光测距模块,33.测控电路通讯模块,34.力觉调理电路模块,341.力觉信号输入接口1,342.力觉信号输入接口2,343.力觉信号输入接口3,344.力觉信号输入接口4,35.滑觉调理电路模块,351.滑觉信号输入接口1,352.滑觉信号输入接口2,353.滑觉信号输入接口3, 354.滑觉信号输入接口4,4.手爪多通快速接头,51.负压控制气路,511.真空发生器,512.负压电气比例阀,513.负压缓冲气瓶,514.负压通断控制电磁阀,52.正压控制气路,521.正压电气比例阀,522.正压缓冲气瓶,523.正压通断控制电磁阀,53.气泵,54.四通快速接头,55.气压控制电路模块,551.气压控制电路微处理器,5521.正压通断控制继电器,5522.负压通断控制继电器,5531.正压控制D/A转换模块,5532.负压控制D/A转换模块,554.气压控制电路通讯模块,555.气压传感器,1A.A单气道柔性手指模块,1A13.A手指气管,1A5.A垫块,1B.B 单气道柔性手指模块,1B13.B手指气管,1B5.B垫块,2A.A手掌,2A11.A1力传感器安装孔, 2A12.A2力传感器安装孔,2A2.A激光测距孔,3A.A测控电路模块,4A.A手爪多通快速接头,4A1.A快速接头1,4A2.A快速接头2,4A3.A快速接头3,1C.C单气道柔性手指模块, 1C13.C手指气管,1C5.C垫块,1D.D单气道柔性手指模块,1D13.D手指气管,1D5.D垫块, 1E.E单气道柔性手指模块,1E13.E手指气管,1E5.E垫块,2B.B手掌,2B11.B1力传感器安装孔,2B12.B2力传感器安装孔,2B13.B3力传感器安装孔,2B2.B激光测距孔,3B.B测控电路模块,4B.B手爪多通快速接头,4B1.B快速接头1,4B2.B快速接头2,4B3.B快速接头3,4B4.B快速接头4,1F.F单气道柔性手指模块,1F13.F手指气管,1F5.F垫块,1G.G单气道柔性手指模块,1G13.G手指气管,1G5.G垫块,1H.H单气道柔性手指模块,1H13.H手指气管,1H5.H垫块,1I.I单气道柔性手指模块,1113.I手指气管,115.I垫块,2C.C手掌,2C11.C1 力传感器安装孔,2C12.C2力传感器安装孔,2C13.C3力传感器安装孔,2C14.C4力传感器安装孔,2C2.C激光测距孔,3C.C测控电路模块,4C.C手爪多通快速接头,4C1.C快速接头1, 4C2.C快速接头2,4C3.C快速接头3,4C4.C快速接头4,4C5.C快速接头5。
具体实施方式
【实施例1】
如图2、图3、图4所示,单气道柔性手指(11)包括手指指面(111)和手指底板(112),所述手指底板(112)内部设置滑觉传感器(1121),所述手指底板(112)一侧表面平整另一侧表面有半球形凸台(1122),所述半球形凸台(1122)用以增大摩擦力,所述手指底板(112)的平整一侧与手指指面(111)连接,所述手指指面(111)和手指底板(112)构成单气道(114),所述手指指面(111)包括指尖(1111)、指跟(1113)和至少一个指节(1112),所述指尖(1111) 和指节(1112)之间设置指尖过渡圆弧(1114),所述指节(1112)包括指节峰(11121)、指节谷(11122)、指节面(11123),所述指节(1112)依次串接构成波浪形结构,所述指节(1112) 和指跟(1113)之间设置指跟过渡圆弧(1115),所述指跟(1113)的端部设置外凸环形体 (11132),所述外凸环形体(11132)与指跟过渡圆弧(1115)之间设置圆弧凸台面(11131),所述指跟(1113)的端面设置有通气孔(11133),所述通气孔(11133)与手指气管(113) 固装,所述手指气管(113)与单气道(114)连通。
如图1、图5所示,单气道柔性手指模块包括单气道柔性手指(11),“C”型连接件(12),力传感器连接件(13),力传感器(14),垫块(15),所述单气道柔性手指的指跟的圆弧凸台面(11131)外部罩扣有“C”型连接件(12),所述“C”型连接件(12)与力传感器连接件(13)的一端固装,所述力传感器连接件(13)的另一端与力传感器(14)的一端固装,所述力传感器(14)的另一端与垫块(15)固装。
如图8所示,测控电路模块(3)包括测控电路微处理器(31)、激光测距模块(32)、测控电路通讯模块(33)、力觉调理电路模块(34)、滑觉调理电路模块(35),所述激光测距模块(32)固装于测控电路模块(3),所述激光测距模块(32)的电气接口与测控电路微处理器(31)的I/O口连接;所述测控电路通讯模块(33)固装于测控电路模块(3),所述测控电路通讯模块(33)的电气接口与测控电路微处理器(31)的I/O口连接;所述力觉调理电路模块(34)包括力觉信号输入接口1(341)、力觉信号输入接口2(342)、力觉信号输入接口3(343)、力觉信号输入接口4(344),外部力觉信号可与力觉信号输入接口1(341)连接并经过力觉放大1和A/D转换1输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口2(342)连接并经过力觉放大2和A/D转换2输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口3(343)连接并经过力觉放大3和A/D转换3输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口4(344)连接并经过力觉放大4和A/D转换4输入到测控电路微处理器(31)的I/O口;所述滑觉调理电路模块(35)包括滑觉信号输入接口1(351)、滑觉信号输入接口2(352)、滑觉信号输入接口3(353)、滑觉信号输入接口4(354),外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口1(351)连接并经过滑觉放大 1和低通滤波1输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口2(352)连接并经过滑觉放大2和低通滤波2输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口3(353)连接并经过滑觉放大3和低通滤波3输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口4(354)连接并经过滑觉放大4和低通滤波4输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口。
【实施例2】
如图9所示,气压控制设备(4)所述气压控制设备(5)包括气泵(53),正压控制气路(52),负压控制气路(51),四通快速接头(54),气压控制电路模块(55);
所述四通快速接头(54)包括快速接头1、快速接头2、快速接头3、快速接头4;
所述正压控制气路(52)包括正压电气比例阀(521),正压缓冲气瓶(522),正压通断控制电磁阀(523),所述正压电气比例阀(521)的进气口通过气管与气泵(53)连通,所述正压电气比例阀(521)的出气口通过气管与正压缓冲气瓶(522)的进气口连通,所述正压缓冲气瓶(522)的出气口通过气管与正压通断控制电磁阀(523)的进气口连通,所述正压通断控制电磁阀(523)的出气口通过气管与四通快速接头(54)的快速接头1连通;
所述负压控制气路(51)包括真空发生器(511),负压电气比例阀(512),负压缓冲气瓶(513),负压通断控制电磁阀(514),所述真空发生器(511)的进气口通过气管与气泵(53) 连通,所述真空发生器(511)的出气口通过气管与负压电气比例阀(512)的进气口连通,所述负压电气比例阀(512)的出气口通过气管与负压缓冲气瓶(513)的进气口连通,所述负压缓冲气瓶(513)的出气口通过气管与负压通断控制电磁阀(514)的进气口连通,所述负压通断控制电磁阀(514)的出气口通过气管与四通快速接头(54)的快速接头2连通;
所述气压控制电路模块(55)包括气压控制电路微处理器(551)、正压通断控制继电器 (5521)、负压通断控制继电器(5522)、正压控制D/A转换模块(5531)、负压控制D/A转换模块(5532)、气压控制电路通讯模块(554)、气压传感器(555),所述正压通断控制继电器(5521)的控制电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述正压通断控制继电器(5521)的常开口或常闭口与正压通断控制电磁阀(523)的正极或负极连接;所述负压通断控制继电器(5522)的控制电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述负压通断控制继电器(5522)的常开口或常闭口与负压通断控制电磁阀(514)的正极或负极连接;所述正压控制D/A转换模块(5531)的电气输入接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述正压控制D/A转换模块(5531)的电气输出接口与正压电气比例阀(521)的信号控制接口连接;所述负压控制D/A转换模块(5532)的电气输入接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述负压控制D/A转换模块(5532)的电气输出接口与负压电气比例阀(512)的信号控制接口连接;所述气压控制电路通讯模块(554)的电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述气压控制电路通讯模块(554)能接收测控电路通讯模块(34)的信息;所述气压传感器(555)的电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述气压传感器(555)的气压输入口与四通快速接头(54)的快速接头3连通;
所述四通快速接头(54)的快速接头4通过气管与手爪多通快速接头(4)连通。
【实施例3】
如图10、图11所示,二指多感知机器人柔性手爪包括A单气道柔性手指模块(1A),B单气道柔性手指模块(1B),A手掌(2A),A测控电路模块(3A),A手爪多通快速接头(4A);
所述A手掌(2A)为圆柱薄壳,所述A手掌(2A)一面开口另一面封闭,所述A手掌封闭面设置A1力传感器安装孔(2A11)、A2力传感器安装孔(2A12)、A激光测距孔(2A2),所述A1力传感器安装孔(2A11)、A2力传感器安装孔(2A12)对称;
所述A单气道柔性手指模块(1A)和B单气道柔性手指模块(1B)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1)的结构相同,所述A单气道柔性手指模块(1A)穿过 A1力传感器安装孔(2A11)并通过A垫块(1A5)固装于A手掌(2A)的内壁,所述B单气道柔性手指模块(1B)穿过A2力传感器安装孔(2A12)并通过B垫块(1B5)固装于A 手掌(2A)的内壁,所述A单气道柔性手指模块(1A)和B单气道柔性手指模块(1B)对称排列;
所述A测控电路模块(3A)与所述的测控电路模块(3)相同,所述A测控电路模块(3A)固装于A手掌(2A)内,其中A单气道柔性手指模块(1A)的力觉信号和B单气道柔性手指模块(1B)的力觉信号分别与A测控电路模块(3A)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4中的任意两个接口连接,A单气道柔性手指模块(1A)的滑觉信号和B单气道柔性手指模块(1B)的滑觉信号分别与滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4 中的任意两个接口连接;
所述A手爪多通快速接头(4A)包括A快速接头1(4A1)、A快速接头2(4A2)、A快速接头3(4A3),所述A快速接头1(4A1)与A单气道柔性手指模块(1A)的A手指气管 (1A13)连通,所述A快速接头2(4A2)与B单气道柔性手指模块(1B)的B手指气管(1B13) 连通,所述A快速接头3(4A3)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
【实施例4】
如图12、图13所示,三指多感知机器人柔性手爪包括C单气道柔性手指模块(1C),D单气道柔性手指模块(1D),E单气道柔性手指模块(1E),B手掌(2B),B测控电路模块(3B), B手爪多通快速接头(4B);
所述B手掌(2B)为圆柱薄壳,所述B手掌(2B)一面开口另一面封闭,所述B手掌封闭面设置B1力传感器安装孔(2B11)、B2力传感器安装孔(2B12)、B3力传感器安装孔 (2B13)和B激光测距孔(2B2),所述B1力传感器安装孔(2B11)、B2力传感器安装孔(2B12)、 B3力传感器安装孔(2B13)等圆周排列;
所述C单气道柔性手指模块(1C)、D单气道柔性手指模块(1D)、E单气道柔性手指模块(1E)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1)的结构相同,所述C单气道柔性手指模块(1C)穿过B1力传感器安装孔(2B11)并通过C垫块(1C5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述D单气道柔性手指模块(1D)穿过B2力传感器安装孔(2B12)并通过D垫块(1D5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述E单气道柔性手指模块(1E)穿过B3 力传感器安装孔(2B13)并通过E垫块(1E5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述C单气道柔性手指模块(1C)、D单气道柔性手指模块(1D)、E单气道柔性手指模块(1E)等圆周排列;
所述B测控电路模块(3B)与所述的测控电路模块(3)相同,所述B测控电路模块(3B)固装于B手掌(2B)内,其中C单气道柔性手指模块(1C)的力觉信号、D 单气道柔性手指模块(1D)的力觉信号、E单气道柔性手指模块(1E)的力觉信号分别与B 测控电路模块(3B)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4中的任意三个接口连接,C单气道柔性手指模块(1C)的滑觉信号、D 单气道柔性手指模块(1D)的滑觉信号、E单气道柔性手指模块(1E)的滑觉信号分别与滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4中的任意三个接口连接;
所述B手爪多通快速接头(4B)包括B快速接头1(4B1)、B快速接头2(4B2)、B快速接头3(4B3)、B快速接头4(4B4),所述B快速接头1(4B1)与C单气道柔性手指模块 (1C)的C手指气管(1C13)连通,所述B快速接头2(4B2)与D单气道柔性手指模块(1D) 的D手指气管(1D13)连通,所述B快速接头3(4B3)与E单气道柔性手指模块(1E)的 E手指气管(1E13)连通,所述B快速接头4(4B4)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
【实施例5】
如图14、图15、图16所示,该四指多感知机器人柔性手爪包括F单气道柔性手指模块 (1F)、G单气道柔性手指模块(1G)、H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)、C手掌(2C)、C测控电路模块(3C)、C手爪多通快速接头(4C);
所述C手掌(2C)为圆柱薄壳,所述C手掌(2C)一面开口另一面封闭,所述C手掌封闭面设置C1力传感器安装孔(2C11)、C2力传感器安装孔(2C12)、C3力传感器安装孔 (2C13)、C4力传感器安装孔(2C14)和C激光测距孔(2C2),所述C1力传感器安装孔(2C11)、 C2力传感器安装孔(2C12)、C3力传感器安装孔(2C13)、C4力传感器安装孔(2C14)等圆周排列;
所述F单气道柔性手指模块(1F)、G单气道柔性手指模块(1G)、H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1) 的结构相同,所述F单气道柔性手指模块(1F)穿过C1力传感器安装孔(2C11)并通过F 垫块(1F5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述G单气道柔性手指模块(1G)穿过C2力传感器安装孔(2C12)并通过G垫块(1G5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述H单气道柔性手指模块(1H)穿过C3力传感器安装孔(2C13)并通过H垫块(1H5)固装于C手掌(2C) 的内壁,所述I单气道柔性手指模块(1I)穿过C4力传感器安装孔(2C14)并通过I垫块(1I5) 固装于C手掌(2C)的内壁,所述C单气道柔性手指模块(1C)、G单气道柔性手指模块(1G)、 H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)等圆周排列;
所述C测控电路模块(3C)与所述的测控电路模块(3)相同,所述C测控电路模块(3C)固装于C手掌(2C)内,其中F单气道柔性手指模块(1F)的力觉信号、G 单气道柔性手指模块(1G)的力觉信号、H单气道柔性手指模块(1H)的力觉信号、I单气道柔性手指模块(1I)的力觉信号分别与C测控电路模块(3C)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4连接,F单气道柔性手指模块(1F)的滑觉信号、G单气道柔性手指模块(1G)的滑觉信号、H单气道柔性手指模块(1H) 的滑觉信号、I单气道柔性手指模块(1I)的滑觉信号分别与C测控电路模块(3C)中的滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4连接;
所述C手爪多通快速接头(4C)包括C快速接头1(4C1)、C快速接头2(4C2)、C快速接头3(4C3)、C快速接头4(4C4)、C快速接头5(4C5),所述C快速接头1(4C1)与 F单气道柔性手指模块(1F)的F手指气管(1F13)连通,所述C快速接头2(4C2)与G 单气道柔性手指模块(1G)的G手指气管(1G13)连通,所述C快速接头3(4C3)与H单气道柔性手指模块(1H)的H手指气管(1H13)连通,所述C快速接头4(4C4)与I单气道柔性手指模块(1I)的I手指气管(1I13)连通,所述C快速接头5(4C5)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
Claims (5)
1.一种多感知机器人柔性手爪,包括手掌(2)、测控电路模块(3)、手爪多通快速接头(4)和至少两个单气道柔性手指模块(1),其特征在于:所述单气道柔性手指模块(1)包括单气道柔性手指(11)、“C”型连接件(12)、力传感器连接件(13)、力传感器(14)、垫块(15),所述单气道柔性手指(11)包括手指指面(111)和手指底板(112),所述手指底板(112)内部设置滑觉传感器(1121),所述手指底板(112)一侧表面平整另一侧表面有半球形凸台(1122),所述半球形凸台(1122)用以增大摩擦力,所述手指底板(112)的平整一侧与手指指面(111)连接,所述手指指面(111)和手指底板(112)构成单气道(114),所述手指指面(111)包括指尖(1111)、指跟(1113)和至少一个指节(1112),所述指尖(1111)和指节(1112)之间设置指尖过渡圆弧(1114),所述指节(1112)包括指节峰(11121)、指节谷(11122)、指节面(11123),所述指节(1112)依次串接构成波浪形结构,所述指节(1112)和指跟(1113)之间设置指跟过渡圆弧(1115),所述指跟(1113)的端部设置外凸环形体(11132),所述外凸环形体(11132)与指跟过渡圆弧(1115)之间设置圆弧凸台面(11131),所述指跟(1113)的端面设置有通气孔(11133),所述通气孔(11133)与手指气管(113)固装,所述手指气管(113)与单气道(114)连通,所述单气道柔性手指的指跟的圆弧凸台面(11131)外部罩扣有“C”型连接件(12),所述“C”型连接件(12)与力传感器连接件(13)的一端固装,所述力传感器连接件(13)的另一端与力传感器(14)的一端固装,所述力传感器(14)的另一端与垫块(15)固装;
所述手掌(2)为圆柱薄壳,所述手掌(2)一面开口另一面封闭,所述手掌封闭面设置与单气道柔性手指模块(1)数量相同的力传感器安装孔(21)和一个激光测距孔(22),所述单气道柔性手指模块(1)穿过力传感器安装孔(21)并通过垫块(15)固装于手掌(2)的内壁,所述测控电路模块(3)固装于手掌(2)内;
所述测控电路模块(3)包括测控电路微处理器(31)、激光测距模块(32)、测控电路通讯模块(33)、力觉调理电路模块(34)、滑觉调理电路模块(35),所述激光测距模块(32)固装于测控电路模块(3),所述激光测距模块(32)的电气接口与测控电路微处理器(31)的I/O口连接;所述测控电路通讯模块(33)固装于测控电路模块(3),所述测控电路通讯模块(33)的电气接口与测控电路微处理器(31)的I/O口连接;所述力觉调理电路模块(34)包括力觉信号输入接口1(341)、力觉信号输入接口2(342)、力觉信号输入接口3(343)、力觉信号输入接口4(344),外部力觉信号可与力觉信号输入接口1(341)连接并经过力觉放大1和A/D转换1输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口2(342)连接并经过力觉放大2和A/D转换2输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口3(343)连接并经过力觉放大3和A/D转换3输入到测控电路微处理器(31)的I/O口,外部力觉信号可与力觉信号输入接口4(344)连接并经过力觉放大4和A/D转换4输入到测控电路微处理器(31)的I/O口;所述滑觉调理电路模块(35)包括滑觉信号输入接口1(351)、滑觉信号输入接口2(352)、滑觉信号输入接口3(353)、滑觉信号输入接口4(354),外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口1(351)连接并经过滑觉放大1和低通滤波1输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口2(352)连接并经过滑觉放大2和低通滤波2输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口3(353)连接并经过滑觉放大3和低通滤波3输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口,外部滑觉信号可与滑觉信号输入接口4(354)连接并经过滑觉放大4和低通滤波4输入到测控电路微处理器(31)的A/D输入口;
所述手爪多通快速接头(4)的接头数量比单气道柔性手指模块(1)的数量多一个,所述单气道柔性手指模块(1)的手指气管(113)与手爪多通快速接头(4)连通。
2.根据权利要求1所述的一种多感知机器人柔性手爪,其特征在于所述多感知机器人柔性手爪由气压控制设备(5)驱动,所述气压控制设备(5)包括气泵(53)、正压控制气路(52)、负压控制气路(51)、四通快速接头(54)、气压控制电路模块(55);
所述四通快速接头(54)包括快速接头1、快速接头2、快速接头3、快速接头4;
所述正压控制气路(52)包括正压电气比例阀(521)、正压缓冲气瓶(522)、正压通断控制电磁阀(523),所述正压电气比例阀(521)的进气口通过气管与气泵(53)连通,所述正压电气比例阀(521)的出气口通过气管与正压缓冲气瓶(522)的进气口连通,所述正压缓冲气瓶(522)的出气口通过气管与正压通断控制电磁阀(523)的进气口连通,所述正压通断控制电磁阀(523)的出气口通过气管与四通快速接头(54)的快速接头1连通;
所述负压控制气路(51)包括真空发生器(511)、负压电气比例阀(512)、负压缓冲气瓶(513)、负压通断控制电磁阀(514),所述真空发生器(511)的进气口通过气管与气泵(53)连通,所述真空发生器(511)的出气口通过气管与负压电气比例阀(512)的进气口连通,所述负压电气比例阀(512)的出气口通过气管与负压缓冲气瓶(513)的进气口连通,所述负压缓冲气瓶(513)的出气口通过气管与负压通断控制电磁阀(514)的进气口连通,所述负压通断控制电磁阀(514)的出气口通过气管与四通快速接头(54)的快速接头2连通;
所述气压控制电路模块(55)包括气压控制电路微处理器(551)、正压通断控制继电器(5521)、负压通断控制继电器(5522)、正压控制D/A转换模块(5531)、负压控制D/A转换模块(5532)、气压控制电路通讯模块(554)、气压传感器(555),所述正压通断控制继电器(5521)的控制电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述正压通断控制继电器(5521)的常开口或常闭口与正压通断控制电磁阀(523)的正极或负极连接;所述负压通断控制继电器(5522)的控制电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述负压通断控制继电器(5522)的常开口或常闭口与负压通断控制电磁阀(514)的正极或负极连接;所述正压控制D/A转换模块(5531)的电气输入接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述正压控制D/A转换模块(5531)的电气输出接口与正压电气比例阀(521)的信号控制接口连接;所述负压控制D/A转换模块(5532)的电气输入接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述负压控制D/A转换模块(5532)的电气输出接口与负压电气比例阀(512)的信号控制接口连接;所述气压控制电路通讯模块(554)的电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述气压控制电路通讯模块(554)能接收测控电路通讯模块(33 )的信息;所述气压传感器(555)的电气接口与气压控制电路微处理器(551)的I/O口连接,所述气压传感器(555)的气压输入口通过气管与四通快速接头(54)的快速接头3连通;
所述四通快速接头(54)的快速接头4通过气管与手爪多通快速接头(4)连通。
3.根据权利要求1所述的一种多感知机器人柔性手爪,其特征在于:所述多感知机器人柔性手爪的一种结构形态是二指多感知机器人柔性手爪,所述二指多感知机器人柔性手爪包括A单气道柔性手指模块(1A)、B单气道柔性手指模块(1B)、A手掌(2A)、A测控电路模块(3A)、A手爪多通快速接头(4A);
所述A手掌(2A)为圆柱薄壳,所述A手掌(2A)一面开口另一面封闭,所述A手掌封闭面设置A1力传感器安装孔(2A11)、A2力传感器安装孔(2A12)、A激光测距孔(2A2),所述A1力传感器安装孔(2A11)、A2力传感器安装孔(2A12)对称;
所述A单气道柔性手指模块(1A)和B单气道柔性手指模块(1B)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1)的结构相同,所述A单气道柔性手指模块(1A)穿过A1力传感器安装孔(2A11)并通过A垫块(1A5)固装于A手掌(2A)的内壁,所述B单气道柔性手指模块(1B)穿过A2力传感器安装孔(2A12)并通过B垫块(1B5)固装于A手掌(2A)的内壁,所述A单气道柔性手指模块(1A)和B单气道柔性手指模块(1B)对称排列;
所述A测控电路模块(3A)与权利要求1所述的测控电路模块(3)相同,所述A测控电路模块(3A)固装于A手掌(2A)内,其中A单气道柔性手指模块(1A)的力觉信号和B单气道柔性手指模块(1B)的力觉信号分别与A测控电路模块(3A)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4中的任意两个接口连接,A单气道柔性手指模块(1A)的滑觉信号和B单气道柔性手指模块(1B)的滑觉信号分别与滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4中的任意两个接口连接;
所述A手爪多通快速接头(4A)包括A快速接头1(4A1)、A快速接头2(4A2)、A快速接头3(4A3),所述A快速接头1(4A1)与A单气道柔性手指模块(1A)的A手指气管(1A13)连通,所述A快速接头2(4A2)与B单气道柔性手指模块(1B)的B手指气管(1B13)连通,所述A快速接头3(4A3)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
4.根据权利要求1所述的一种多感知机器人柔性手爪,其特征在于:所述多感知机器人柔性手爪的一种结构形态是三指多感知机器人柔性手爪,所述三指多感知机器人柔性手爪包括C单气道柔性手指模块(1C)、D单气道柔性手指模块(1D)、E单气道柔性手指模块(1E)、B手掌(2B)、B测控电路模块(3B)、B手爪多通快速接头(4B);
所述B手掌(2B)为圆柱薄壳,所述B手掌(2B)一面开口另一面封闭,所述B手掌封闭面设置B1力传感器安装孔(2B11)、B2力传感器安装孔(2B12)、B3力传感器安装孔(2B13)和B激光测距孔(2B2),所述B1力传感器安装孔(2B11)、B2力传感器安装孔(2B12)、B3力传感器安装孔(2B13)等圆周排列;
所述C单气道柔性手指模块(1C)、D单气道柔性手指模块(1D)、E单气道柔性手指模块(1E)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1)的结构相同,所述C单气道柔性手指模块(1C)穿过B1力传感器安装孔(2B11)并通过C垫块(1C5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述D单气道柔性手指模块(1D)穿过B2力传感器安装孔(2B12)并通过D垫块(1D5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述E单气道柔性手指模块(1E)穿过B3力传感器安装孔(2B13)并通过E垫块(1E5)固装于B手掌(2B)的内壁,所述C单气道柔性手指模块(1C)、D单气道柔性手指模块(1D)、E单气道柔性手指模块(1E)等圆周排列;
所述B测控电路模块(3B)与所述的测控电路模块(3)相同,所述B测控电路模块(3B)固装于B手掌(2B)内,其中C单气道柔性手指模块(1C)的力觉信号、D单气道柔性手指模块(1D)的力觉信号、E单气道柔性手指模块(1E)的力觉信号分别与B测控电路模块(3B)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4中的任意三个接口连接,C单气道柔性手指模块(1C)的滑觉信号、D单气道柔性手指模块(1D)的滑觉信号、E单气道柔性手指模块(1E)的滑觉信号分别与滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4中的任意三个接口连接;
所述B手爪多通快速接头(4B)包括B快速接头1(4B1)、B快速接头2(4B2)、B快速接头3(4B3)、B快速接头4(4B4),所述B快速接头1(4B1)与C单气道柔性手指模块(1C)的C手指气管(1C13)连通,所述B快速接头2(4B2)与D单气道柔性手指模块(1D)的D手指气管(1D13)连通,所述B快速接头3(4B3)与E单气道柔性手指模块(1E)的E手指气管(1E13)连通,所述B快速接头4(4B4)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
5.根据权利要求1所述的一种多感知机器人柔性手爪,其特征在于:所述多感知机器人柔性手爪的一种结构形态是四指多感知机器人柔性手爪,所述四指多感知机器人柔性手爪包括F单气道柔性手指模块(1F)、G单气道柔性手指模块(1G)、H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)、C手掌(2C)、C测控电路模块(3C)、C手爪多通快速接头(4C);
所述C手掌(2C)为圆柱薄壳,所述C手掌(2C)一面开口另一面封闭,所述C手掌封闭面设置C1力传感器安装孔(2C11)、C2力传感器安装孔(2C12)、C3力传感器安装孔(2C13)、C4力传感器安装孔(2C14)和C激光测距孔(2C2),所述C1力传感器安装孔(2C11)、C2力传感器安装孔(2C12)、C3力传感器安装孔(2C13)、C4力传感器安装孔(2C14)等圆周排列;
所述F单气道柔性手指模块(1F)、G单气道柔性手指模块(1G)、H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)的结构均与所述的单气道柔性手指模块(1)的结构相同,所述F单气道柔性手指模块(1F)穿过C1力传感器安装孔(2C11)并通过F垫块(1F5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述G单气道柔性手指模块(1G)穿过C2力传感器安装孔(2C12)并通过G垫块(1G5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述H单气道柔性手指模块(1H)穿过C3力传感器安装孔(2C13)并通过H垫块(1H5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述I单气道柔性手指模块(1I)穿过C4力传感器安装孔(2C14)并通过I垫块(1I5)固装于C手掌(2C)的内壁,所述F单气道柔性手指模块(1F)、G单气道柔性手指模块(1G)、H单气道柔性手指模块(1H)、I单气道柔性手指模块(1I)等圆周排列;
所述C测控电路模块(3C)与所述的测控电路模块(3)相同,所述C测控电路模块(3C)固装于C手掌(2C)内,其中F单气道柔性手指模块(1F)的力觉信号、G单气道柔性手指模块(1G)的力觉信号、H单气道柔性手指模块(1H)的力觉信号、I单气道柔性手指模块(1I)的力觉信号分别与C测控电路模块(3C)中的力觉信号输入接口1、力觉信号输入接口2、力觉信号输入接口3、力觉信号输入接口4连接,F单气道柔性手指模块(1F)的滑觉信号、G单气道柔性手指模块(1G)的滑觉信号、H单气道柔性手指模块(1H)的滑觉信号、I单气道柔性手指模块(1I)的滑觉信号分别与C测控电路模块(3C)中的滑觉信号输入接口1、滑觉信号输入接口2、滑觉信号输入接口3、滑觉信号输入接口4连接;
所述C手爪多通快速接头(4C)包括C快速接头1(4C1)、C快速接头2(4C2)、C快速接头3(4C3)、C快速接头4(4C4)、C快速接头5(4C5),所述C快速接头1(4C1)与F单气道柔性手指模块(1F)的F手指气管(1F13)连通,所述C快速接头2(4C2)与G单气道柔性手指模块(1G)的G手指气管(1G13)连通,所述C快速接头3(4C3)与H单气道柔性手指模块(1H)的H手指气管(1H13)连通,所述C快速接头4(4C4)与I单气道柔性手指模块(1I)的I手指气管(1I13)连通,所述C快速接头5(4C5)通过气管与气压控制设备(5)的四通快速接头(54)的快速接头4连通。
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2019
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