CN110202599A - 增力机构及夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种增力机构，包括基板，基板上设有柔性材料层，该柔性材料层中包裹有弹性细丝。该弹性细丝平行排布在所述柔性材料层中。弹性细丝的后端斜插在基板上，前端向上倾斜。还公开了一种夹持机构，包括两个或以上夹持指，所述夹持指的夹持部表面设置有上述增力机构。本申请采用柔性材料层与弹性细丝结合的方式，通过夹持装置夹取物体的过程，将物体自身的重力转化为正压力，并利用增力机构的柔性材料层较大的摩擦系数，进一步将正压力转化为与重力方向、大小相等的摩擦力，从而达到夹取较重物体的目的，提高夹持装置的抓取能力。
Description
技术领域
本申请涉及机械领域，具体而言，涉及一种增力机构及夹持装置。
背景技术
机器人灵巧手简称灵巧手，是一种具有类似人手结构和功能的机器人末端执行器，作为夹持机构使用。现有的服务机器人所采用的灵巧手由于手指表面材料摩擦系数不足、手指对物体正压力不足等原因，造成灵巧手抓取能力有限，不能夹取较重的、摩擦系数较小的物体。
申请公布号为CN105364939A的专利申请中公开了一种气囊式灵巧手指，包括：至少两个指状关节；驱动电机，设置于相邻两个手指关节的连接处，其中，手指关节设置有气囊，气囊上设置有用于充气和放气的进气口和出气口。其中的独特气囊设计，可以提高灵巧手的适应性，减少灵巧手手指上传感器的使用，其具有：适用性广，可以抓取任意外形轮廓的物体，柔性气囊自适应目标物体形状；可以抓取一些柔软以及易变性易碎物体；提高抓取的稳定性；灵巧手指的布置方式可以根据不同基板的形状而定，增加灵巧手指数目，改变灵巧手的相对位置，实现不同的操作和抓取，解决一般灵巧手对于柔软易变形物体适应性差的问题。以气囊作为手指的柔性材料以提高抓取的适应性和稳定性，但采用气囊弹性及机械强度不足，对物体的正压力不够，且气体作为流体容易影响抓取的抓取能力受限，夹取较重的、摩擦系数较小的物体较为困难，并且一旦破损从而出现漏气的现象则无法实现其功能，同时需要与气体输送单元进行配合使其具有较高的使用成本。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种增力机构及夹持装置，以解决现有夹持装置增力机构抓取能力受限，夹取较重的、摩擦系数较小的物体较为困难并且容易损坏的问题。
增力机构，包括基板，基板上设有柔性材料层，该柔性材料层中包裹有弹性材料。
进一步地，所述弹性材料为弹性细丝，该弹性细丝平行排布在所述柔性材料层中。
进一步地，所述弹性细丝的后端斜插在基板上，前端向上倾斜，弹性细丝与基板之间的夹角角度为45°至80°。
进一步地，所述弹性细丝的前端封闭于柔性材料层的前端面内。
进一步地，所述柔性材料层的前端面为弧面或平面，该柔性材料层表面排布有凸点或横纹。
进一步地，所述柔性材料层采用硫化橡胶、硅胶或其他柔性材料制成。
进一步地，所述弹性细丝采用钢丝、碳纤维、玻璃纤维或其他弹性丝状材料制成。
进一步地，所述基板采用尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或其他工程塑料制成。
进一步地，所述基板、柔性材料层、弹性细丝为一体结构。
夹持机构，包括两个或以上夹持指，其特征在于，所述夹持指的夹持部表面设置有上述任一种增力机构，所述夹持指与增力机构的基板相连。
在本申请实施例中，采用柔性材料层与弹性细丝结合的方式，通过夹持装置夹取物体的过程，将物体自身的重力转化为正压力，并利用增力机构的柔性材料层较大的摩擦系数，进一步将正压力转化为与重力方向、大小相等的摩擦力，从而达到夹取较重物体的目的，提高夹持装置的抓取能力。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1是根据本申请一种实施例中增力机构的剖面结构示意图；
图2是根据本申请一种实施例中具有增力机构的灵巧手夹取状态示意图；
图3a是根据本申请一种实施例中灵巧手夹取物体时初始状态的受力分析示意图；
图3b是根据本申请一种实施例中灵巧手夹取物体时弹性细丝受压状态的受力分析示意图；
图4是根据本申请一种实施例中增力机构的主视方向示意图。
图5是根据本申请另一种实施例中增力机构的主视方向示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本申请提供的增力机构100包括柔性材料层101、弹性细丝102和基板103。
其中，基板103采用尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等机械强度较高的工程塑料制作而成，作为增力机构100与灵巧手本体的连接件。
弹性细丝102采用钢丝、碳纤维、玻璃纤维等机械强度高、弹性好的材料制成，可在外力作用下产生一定的形变，并在外力消失后恢复原状。弹性细丝102与基板103之间的夹角角度为45°至80°，插接在基板103上，弹性细丝102的前端封闭于柔性材料层101的前端面内，并且弹性细丝102的前端向上倾斜，使得在灵巧手向上运动的过程中，物体依靠重力将弹性细丝的前端向下弯曲变形，使其产生水平方向的回弹力，从而增大对物体的正压力。根据不同应用场景弹性细丝102与基板103之间的倾斜角度的选择也不同；由于弹性细丝102变形需要的摩擦力随角度增大而减小，因此，对于较轻的被抓取物，可选取较大的夹角角度，如60°至80°，降低弹性细丝102形变需要的摩擦力；对于较重的被抓取物则可选用较小的夹角角度，如45°至60°，以提供更大的变形量，保证抓取时的摩擦力。
参照图1，柔性材料层101采用硫化橡胶、硅胶等硬度低、摩擦系数大、结构强度较高、耐久性好的柔性材料制成，保证增力机构100与物体具有较大的接触面积和摩擦系数；柔性材料层101的后部与基板103相连，其前端面为圆弧形，有利于挤压柔性材料层101并使弹性细丝102产生形变。头型材料层101通过注塑、复模等工艺将弹性细丝102包裹在其中，并附着于基板103表面，使弹性材料101、弹性细丝102、基板103组成一体结构，可靠性好，不易损坏。
如图4所示为其中一种实施方式，柔性材料层101表面均匀排布有凸点104。如图5所示为另一种实施方式，柔性材料层101表面均匀排布有横纹105。通过凸点104和横纹105作为细微结构，以提高表面接触摩擦力。
本实施例中所采用的柔性材料层101、弹性细丝102、基板103均为常用工业产品，工艺简单，制作成本低。
如图2所示，具有增力机构100的夹取装置，以灵巧手为例，包括两个灵巧手指200，灵巧手指200的端部内侧为夹持部，其表面设置有上述增力机构，夹持部与增力机构100的基板相连。
如图3a、图3b所示，为灵巧手夹取物体的受力分析说明，在夹取过程中，具有自锁能力的灵巧手首先夹紧物体，提供一定的、有限的夹紧力F1，从而使增力机构的柔性材料层101与物体表面充分接触，产生初始的摩擦力f1；上述过程完成后灵巧手向上移动，在摩擦力f1的作用下柔性材料层101产生一定的变形，带动弹性细丝102发生一定的形变，在水平方向上伸长一定的长度，产生对物体增加的正压力F2，从而产生增加的摩擦力f2；在一定范围内，随着物体与灵巧手的相对移动，正压力F2逐渐增加，即摩擦力f2逐渐增加，直至f2与物体自身重力G相等，物体与灵巧手一同运动，完成物体的夹取。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种增力机构，包括基板，其特征在于，包括：基板上设有柔性材料层，该柔性材料层中包裹有弹性材料。
2.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述弹性材料为弹性细丝，该弹性细丝平行排布在所述柔性材料层中。
3.根据权利要求2所述的增力机构，其特征在于，所述弹性细丝的后端斜插在基板上，前端向上倾斜，弹性细丝与基板之间的夹角角度为45°至80°。
4.根据权利要求3所述的增力机构，其特征在于，所述弹性细丝的前端封闭于柔性材料层的前端面内。
5.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述柔性材料层的前端面为弧面或平面，该柔性材料层表面排布有凸点或横纹。
6.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述柔性材料层采用硫化橡胶、硅胶或其他柔性材料制成。
7.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述弹性细丝采用钢丝、碳纤维、玻璃纤维或其他弹性丝状材料制成。
8.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述基板采用尼龙、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物或其他工程塑料制成。
9.根据权利要求1所述的增力机构，其特征在于，所述基板、柔性材料层、弹性细丝为一体结构。
10.一种夹持机构，包括两个或以上夹持指，其特征在于，所述夹持指的夹持部表面设置有如权利要求1至9任一项所述的增力机构，所述夹持指与增力机构的基板相连。
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN110202599A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111977359A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-11-24 | 杭州电子科技大学 | 仿蚂蚁口器大颚表面结构的微镊及其测试制备装置和方法 |
| CN112589792A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-04-02 | 江苏大学 | 一种机器人自适应夹持器及其视觉-力觉组合自适应夹持方法 |
| CN115352873A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-18 | 广州拓普特轻工机械有限公司 | 一种用于工业生产的码垛机机械手 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090281470A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-12 | Primo Sport Holdings, Llc | Reinforced support device |
| CN107110130A (zh) * | 2014-11-18 | 2017-08-29 | 软机器人公司 | 软机器人的改进 |
| CN107322620A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-11-07 | 苏州柔触机器人科技有限公司 | 一种柔性机械手 |
| CN107378980A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-11-24 | 苏州柔触机器人科技有限公司 | 一种新型柔性手指 |
| CN108626212A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-10-09 | 平湖市瑞阳精密机械有限公司 | 一种医疗器具的夹持组件 |
| CN208034703U (zh) * | 2018-03-20 | 2018-11-02 | 五邑大学 | 一种用于机器人的夹具抓手 |
| CN109304720A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-05 | 南京航空航天大学 | 一种新型挠电弹簧柔性机械手 |
-
2019
- 2019-06-25 CN CN201910559990.5A patent/CN110202599A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20090281470A1 (en) * | 2008-05-12 | 2009-11-12 | Primo Sport Holdings, Llc | Reinforced support device |
| CN107110130A (zh) * | 2014-11-18 | 2017-08-29 | 软机器人公司 | 软机器人的改进 |
| CN107322620A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-11-07 | 苏州柔触机器人科技有限公司 | 一种柔性机械手 |
| CN107378980A (zh) * | 2017-02-24 | 2017-11-24 | 苏州柔触机器人科技有限公司 | 一种新型柔性手指 |
| CN108626212A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-10-09 | 平湖市瑞阳精密机械有限公司 | 一种医疗器具的夹持组件 |
| CN208034703U (zh) * | 2018-03-20 | 2018-11-02 | 五邑大学 | 一种用于机器人的夹具抓手 |
| CN109304720A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-05 | 南京航空航天大学 | 一种新型挠电弹簧柔性机械手 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111977359A (zh) * | 2020-07-01 | 2020-11-24 | 杭州电子科技大学 | 仿蚂蚁口器大颚表面结构的微镊及其测试制备装置和方法 |
| CN111977359B (zh) * | 2020-07-01 | 2021-11-23 | 杭州电子科技大学 | 仿蚂蚁口器大颚表面结构的微镊及其测试制备装置和方法 |
| CN112589792A (zh) * | 2020-11-16 | 2021-04-02 | 江苏大学 | 一种机器人自适应夹持器及其视觉-力觉组合自适应夹持方法 |
| CN115352873A (zh) * | 2022-09-20 | 2022-11-18 | 广州拓普特轻工机械有限公司 | 一种用于工业生产的码垛机机械手 |
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