CN110696032A - 柔性抓取器拆装组件及柔性抓取器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性抓取器拆装组件，包括内基座、内基座外部顺次套设外基座和圆环、多个连接件；内基座外侧壁、外基座和圆环的侧壁上依次分别开设与连接件配合的凹槽、第一通孔、第二通孔，连接件一端嵌入凹槽，另一端由第一通孔、第二通孔伸出，连接件与凹槽之间固定有弹出件；圆环内侧具有凸起，外基座外侧壁上开设与凸起配合的环形槽。还公开了一种柔性抓取器，包括前述柔性抓取器拆装组件，内基座与外基座之间固定蒙皮，蒙皮内部充填颗粒状内容物；内基座内部开设贯穿的孔道，孔道底部设置过滤片，过滤片上开设多个第三通孔。蒙皮的外表面设有多个防滑件。本发明可实现蒙皮的快速装配与拆卸，其抓取力大、兼容性强、易于装配。

Description

柔性抓取器拆装组件及柔性抓取器

技术领域

本发明涉及一种柔性抓取器拆装组件及柔性抓取器，属于软体机器人自动化作业技术领域。

背景技术

传统的仿人手指关节的多关节抓手等刚性抓手已经在社会生活、工业等诸多领域得到广泛应用。然而随着社会的发展，人们对此类抓手提出了更高的要求，例如实现水果、蔬菜以及小型牲畜的分拣，辅助医生完成基本医疗器械的抓持等。而这些工作对机器手的柔顺性、可靠性以及高效性的要求更高。因此，传统的刚性机器抓手很难依靠传感和算法控制来实现上述操作，从而限制了机器人在新领域的广泛应用。

近年来，一种基于阻塞原理的软体机器人应运而生，并受到了国内外学者的广泛关注，该软体机器人依靠内含颗粒状的蒙皮部分实现抓取，蒙皮部分内部含松软的颗粒状内容物，能够被动适应不同抓取目标表面，产生变形，并较为完整的覆盖在目标抓取物体的表面，其采用气动驱动方式，以阻塞原理实现刚度变化，使原本松软的抓手硬化，达到抓取的目的，具有结构简单、适应性强的优点。但此类软体抓手由于蒙皮材料易磨损，需频繁更换蒙皮。而现存类似抓手普遍采用螺栓旋合的方式固定蒙皮，这导致蒙皮拆卸与装配的工艺操作繁琐，且此类软体抓手蒙皮多设计为光滑表面，这导致该类抓手在抓取过程中出现抓力不够、抓取物滑落的问题，不利于此类抓手在应用领域高效、可靠的生产操作。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的软体机器人蒙皮损坏后拆装更换繁琐的不足，提供一种柔性抓取器拆装组件及柔性抓取器，技术方案如下：

柔性抓取器拆装组件，包括内基座、内基座外部顺次套设外基座和圆环、多个连接件；

内基座外侧壁、外基座和圆环的侧壁上依次分别开设与连接件配合的凹槽、第一通孔、第二通孔，连接件一端嵌入凹槽，另一端由第一通孔、第二通孔伸出，连接件与凹槽之间固定有弹出件；

圆环内侧具有凸起，外基座外侧壁上开设与凸起配合的环形槽。

优选地，凹槽底部设有固定弹出件的凸台。

进一步地，外基座内侧面开设由第一通孔顶部竖直方向贯通至外基座顶端面的滑槽。

进一步地，多个凹槽、第一通孔、第二通孔分别沿内基座、外基座、圆环的侧壁的圆周均匀分布。

进一步地，环形槽和凸起为两组，两组环形槽和凸起设置在第一通孔、第二通孔的上下方。

还公开了一种柔性抓取器，包括前述柔性抓取器拆装组件，内基座与外基座之间固定蒙皮，蒙皮内部充填颗粒状内容物；内基座内部开设贯穿的孔道，孔道底部设置过滤片，过滤片上开设多个第三通孔。

进一步地，蒙皮的外表面设有多个防滑件。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：

本发明的柔性抓取拆装组件可实现蒙皮的快速装配与拆卸，其实用性更强。本发明的柔性抓取器，抓取力大、兼容性强、易于装配、使用方便。

附图说明

图1为本发明的柔性抓取器的结构图；

图2为图1的A-A向剖视图；

图3为图1的俯视图（B-B向局部剖视图）；

图4为图3的C向局部放大图（连接件与外基座第一通孔卡合）；

图5为本发明的柔性抓取器的等轴侧视图；

图6为本发明的柔性抓取器中的外基座结构示意图；

图中： 1-柔性抓取器拆装组件、11-内基座、111-凹槽、112-凸台、113-孔道、12-外基座、121-第一通孔、122-环形槽、123-环台、124-滑槽、13-圆环、131-第二通孔、132-凸起、14-连接件、15-弹出件、2-蒙皮、21-颗粒状内容物、22-防滑件、3-过滤片、31-第三通孔、4-转接器、5-密封件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1

如图1至图6所示，柔性抓取器拆装组件1，包括内基座11、内基座11外部顺次套设外基座12和圆环13、多个连接件14；

内基座11外侧壁、外基座12和圆环13的侧壁上依次分别开设与连接件14配合的凹槽111、第一通孔121、第二通孔131，连接件14一端嵌入凹槽111，另一端由第一通孔121、第二通孔131伸出，连接件14与凹槽111之间固定有弹出件15；

圆环13内侧具有凸起132，外基座12外侧壁上开设与凸起132配合的环形槽122。本实施例中的内基座11为圆柱状。圆环13可以绕外基座12旋转。优选地，第一通孔121、第二通孔131、凹槽111的形状与连接件14适配，同时为了圆环13旋转顺畅，第二通孔131和第一通孔121具有圆滑过渡的设计。凹槽111可以根据不同的连接件14进行选择开设为凹坑、凹孔、方槽等形状。

凸起132可以是环状凸起132与环形槽122配合，也可以是多个沿圆周突出设置的圆凸起132，本实施例中优选设计为环状凸起132，加工方便。

如图4，凹槽111底部设有固定弹出件15的凸台112。具体地，连接件14为按钮，弹出件15为弹簧。弹簧一端固定在凸台112上，另一端固定在按钮底部。优选地，按钮的外表面四周圆滑，且左右部分曲率不一致，左半部分曲率与圆环13内表面一致，且左半部分末端表面为竖直平面，右半部分曲率相对较小。按钮外表面四周有圆角，朝外的表面左半部分与圆环13曲率一致，右半部分曲率相对较小。为了能让连接件14顺滑的通过外基座12和圆环13，在第一通孔121、第二通孔131处分别做了圆滑过渡设计，第一通孔121内侧四周圆滑，便于拆卸时连接件14的脱离。

外基座12内侧面开设由第一通孔121顶部竖直方向贯通至外基座12顶端面的滑槽124。在外基座12的内侧面的第一通孔121上方沿竖直方向设置了供连接件14顺利向上滑动的滑槽124，滑槽124优选为矩形槽，矩形槽由外基座12的第一通孔121上部贯通延伸至外基座12的上端面。滑槽124均匀分布于外基座12上，利于安装与拆卸过程中内基座11、外基座12的连接配合与脱离。矩形槽的设计使得内基座11与外基座12分离上移时更顺畅、更快捷。

具体地，多个凹槽111、第一通孔121、第二通孔131分别沿内基座11、外基座12、圆环13的侧壁的圆周均匀分布。

如图3，本实施例中选取了连接件14为4个，相应凹槽111、第一通孔121、第二通孔131也为4组，实现了上下左右均匀分布（以图3中的视角描述）。

具体地，环形槽122和凸起132为两组，两组环形槽122和凸起132设置在第一通孔121、第二通孔131的上下方。外基座12的外表面上的两组环形槽122，上下设置，与圆环13上的两组上下两端分布设置凸起132卡合，能够保证圆环13绕外基座12旋转更平稳，当然不排除本领域技术人员设置多组类似的环形槽122。外基座12上环形槽122、圆环13上的凸起132，也考虑了加工时的工艺，这种方式相较于在圆环13上开槽，外基座12外部设置凸起132的方式，节省了材料、简化了制作难度。

柔性抓取器，包括前述柔性抓取器拆装组件1，内基座11与外基座12之间固定蒙皮2，蒙皮2内部充填容纳颗粒状内容物21；内基座11内部开设贯穿的孔道113，孔道113底部设置过滤片3，过滤片3上开设多个第三通孔31。过滤片3优选为环形滤片，第三通孔31的直径小于颗粒直径，起到阻隔颗粒状内容物21进入Y型孔道113中的作用，防止孔道113阻塞。具体地，本实施例中采用的蒙皮2呈球形或者椭球形，满足对不同形状、不同表面物体的特定抓取需求。蒙皮2材料采用聚氨酯弹性材料，具有抗磨损、抗刺穿、高延展性和伸缩性的优点。蒙皮2为厚度为0.2mm～1mm的薄膜。颗粒状内容物21为磨碎的咖啡颗粒，随抓手内部气压变化，可实现刚度的自由变化，颗粒直径为0.2mm～2mm。过滤片3上遍布的第三通孔31的直径为0.1mm～2mm。本实施例中以将柔性抓取器拆装组件1应用到颗粒阻塞式柔性抓取器上，实际上本发明的柔性抓取器拆装组件1可以在其他类型需要快速拆装的软体机器人上进行应用。

进一步地，本发明的柔性抓取器，蒙皮2的外表面设有多个防滑件22。作为优选方式，在蒙皮2底部外表面设计有许多微小型的吸附防滑件22。防滑件22的设置加大了抓手的抓取力。

本实施例中作为优选，防滑件22为吸盘或防滑凸起132、花纹等。防滑件22起到增大抓取物体过程中的摩擦力和吸附力的作用，使抓手抓力整体增大、防滑，防止抓取时物体掉落。

进一步地，内基座11顶部螺纹连接转接器4，孔道113外部与气泵（图中未示出）连接。内基座11上部具有外螺纹，与转接器4的内螺纹配合连接即与转接器4相旋合。更换不同的转接器4即可匹配不同的操作末端，兼容性强。孔道113上部与气泵连接，气泵至少包括吸气功能。在蒙皮2与被抓取物体完全贴合接触后，气泵吸气能将物体抓起固定。

本实施例中作为优选，孔道113呈“Y型”。Y型孔道113的设计目的是一侧连接吸气功能的气泵，另一侧连接快速充气的气泵，这样在抓取完毕需要释放物品时，可实现蒙皮2快速恢复抓取前状态，释放物品到目的地。为确保密封效果，可以在Y型孔道113的分支出口处（即与气泵通过管道连接的位置）设置有密封环（图中未示出）。

如图2，本实施例中作为优选，外基座12与内基座11之间固定密封件5。外基座12内部设置环台123，环台123上装有密封件5，密封件5为环形橡胶垫圈、具有弹性，且橡胶垫圈上表面设置与内基座11底部配合的曲面，下底面为水平面以配合外基座12的环台123，起到增大与内基座11接触面积，起到提高密封性能的作用，不易使气体泄露。内基座11底部与橡胶垫圈接触，蒙皮2卡设于内基座11底部与橡胶垫圈之间。

如图6，为本发明中外基座12的结构图，外基座12下部呈球面结构，球面型罩与灯罩类似。蒙皮2固定在外基座12的球面型罩下面。球面型罩的优点是当抓取器蒙皮部分覆盖被抓物体时，若抓取器中心轴线与被抓物体中心轴线不在同一竖线，则会使蒙皮发生侧向偏转，从而无法有效地抓取物体，所述球面结构能有效防止蒙皮侧向偏转的发生。

本发明的柔性抓取器的拆装组件的拆装过程如下：

拆卸时，沿圆周旋转套设在外基座12上的圆环13，使得已卡合的连接件14被压入圆环13内侧壁（即与第二通孔131脱离开），连接件14在圆环13内壁的挤压作用下脱离外侧壁的第一通孔121，此时连接件14就与外侧壁脱离开，向上提拉内基座11，可将内基座11与外基座12分离。近而取出内基座11与外基座12之间固定的需要更换蒙皮2并替换新的蒙皮2进行安装，实现了蒙皮2的快速拆卸更换。内外基座12锁紧配合，使蒙皮2固定，后旋动圆环13，圆环13先与按钮的曲率较小的右半部分接触，使原本卡合的四个按钮压下，从而实现内外基座12的脱离，蒙皮2得以快速卸下。

安装时，将内基座11连同连接件14套入外基座12内部，将外基座12与圆环13上的第一通孔121和第二通孔131旋转至对正，通过连接件14即按钮分别依次卡入外基座12、圆环13上的第一通孔121、第二通孔131内固定卡合，使蒙皮2固定在内基座11外基座12之间，实现了蒙皮2的快速装配。

值得注意的是：内基座11上的凹槽111、外基座12上第一通孔121和滑槽124、圆环13上的第二通孔131的数目可以是2个以上任意数目（例如2~6个），分别沿周向均匀分布在内基座11、外基座12和圆环13上。本实施例中给出了4个的实施例，数目的设置根据各部件的内径进行协调分布。周向均匀分布的对称设计，使得拆装过程更平稳。

与现有的基于阻塞原理的软体抓手相比，本发明的柔性抓取器拆装组件可实现蒙皮的快速装配与拆卸，其实用性更强。本发明的柔性抓取器，抓取力大、兼容性强、易于装配、使用方便。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.柔性抓取器拆装组件，其特征在于，包括内基座、所述内基座外部顺次套设外基座和圆环、多个连接件；

所述内基座外侧壁、所述外基座和所述圆环的侧壁上依次分别开设与所述连接件配合的凹槽、第一通孔、第二通孔，所述连接件一端嵌入所述凹槽，另一端由所述第一通孔、所述第二通孔伸出，所述连接件与所述凹槽之间固定有弹出件；

所述圆环内侧具有凸起，所述外基座外侧壁上开设与所述凸起配合的环形槽。

2.根据权利要求1所述的柔性抓取器拆装组件，其特征在于，所述凹槽底部设有固定所述弹出件的凸台。

3.根据权利要求1所述的柔性抓取器拆装组件，其特征在于，所述外基座内侧面开设由所述第一通孔顶部竖直方向贯通至所述外基座顶端面的滑槽。

4.根据权利要求1所述的柔性抓取器拆装组件，其特征在于，多个所述凹槽、所述第一通孔、所述第二通孔分别沿所述内基座、所述外基座、所述圆环的侧壁的圆周均匀分布。

5.根据权利要求1所述的柔性抓取器拆装组件，其特征在于，所述环形槽和所述凸起为两组，两组所述环形槽和所述凸起设置在所述第一通孔、第二通孔的上下方。

6.柔性抓取器，其特征在于，包括权利要求1至4中任一项所述的柔性抓取器拆装组件，所述内基座与所述外基座之间固定蒙皮，所述蒙皮内部充填颗粒状内容物；所述内基座内部开设贯穿的孔道，所述孔道底部设置过滤片，所述过滤片上开设多个第三通孔。

7.根据权利要求6所述的柔性抓取器，其特征在于，所述蒙皮的外表面设有多个防滑件。

8.根据权利要求6所述的柔性抓取器，其特征在于，所述内基座顶部螺纹连接转接器，所述孔道外部与气泵连接。

9.根据权利要求6所述的柔性抓取器，其特征在于，所述孔道呈“Y型”。

10.根据权利要求6所述的柔性抓取器，其特征在于，所述外基座与内基座之间固定密封件。

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