CN110712215B - 一种复杂形状物件的高效抓取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种复杂形状物件的高效抓取方法，包括以下步骤:A、机械手爪的机械臂张开并移动至物件上方，且机械臂支架底部中心的第二吸盘与物件表面接触；B、机械手爪的机械臂收拢，使每个机械臂均缠绕在物件上，且机械臂上的多个第一吸盘与物件表面接触；C、第一吸盘和第二吸盘产生负压并贴附在物件的表面。本发明能够对复杂形状物件进行抓取，抓取效率高。

Description

一种复杂形状物件的高效抓取方法
【技术领域】
本发明涉及机械手夹持的技术领域，特别是涉及一种复杂形状物件的高效抓取方法。
【背景技术】
水中物体打捞、采集以及工程物件抓取、转移工作中，考虑被捕捞或被转移物体的形状各异且尺寸和重量范围广等特点，采用传统的机械手进行自动化作业，不仅操纵困难，而且传统的机械手由于夹持力大且不可调控、机械手爪开合范围小等问题，使传统机械手具有很大局限性。
随着仿生机器人领域的发展，仿生章鱼触手的机械臂手爪已经具有一定的研究基础，现有技术中采用仿生章鱼触手的机械臂手爪进行易碎小物品(如水果)夹持，避免了被夹持物遭到破坏。现有技术中的章鱼触手型机械臂手爪，着重考虑了机械臂的材料，如采用水凝胶等软体材料，提供了易于气动控制的手爪结构。
现有技术中，仿生章鱼触手的机械臂手爪存在应用领域的局限性，目前主要是应用在小型物体的夹持；对于深海领域复杂形态标本的高效采集，波动海面复杂结构潜航器的动态回收，具有形状复杂、尺寸多变、尺寸跨度大特点的物件的便捷抓取等工作都有很大难度，因此亟待开发一种对于复杂形状物件高效抓取的方法。
【发明内容】
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种复杂形状物件的高效抓取方法，能够对复杂形状物件进行抓取，抓取效率高。
为实现上述目的，本发明提出了一种复杂形状物件的高效抓取方法，该抓取方法利用仿生章鱼触手的气控机械手爪抓取物件，所述机械手爪包括机械臂支架、多个机械臂和控制仓，每个所述机械臂的前端设置在所述机械臂支架上，所述控制仓内设置有第一气泵和第二气泵，每个所述机械臂上设置有多个盘型骨架，所述盘型骨架的中部穿设固定有第一关节，相邻的第一关节之间铰接有第二关节，所述盘型骨架上部的端面和下部的端面上分别设置有贯穿的第一导气孔和第二导气孔，盘型骨架顶部的圆周侧壁上设置有一个或多个反冲气孔，每个所述反冲气孔与所述第一导气孔通过设置在盘型骨架内部的第一气路连通，所述盘型骨架底部的圆周侧壁上设置有一个或多个吸盘连接孔，每个所述吸盘连接孔与所述第二导气孔通过设置在所述盘型骨架内部的第二气路连通，每个所述吸盘连接孔上设置有第一吸盘，所述第一导气孔的前后两端分别设置有第一气管接头，所述第二导气孔的前后两端分别设置有第二气管接头，相邻盘型骨架上相互靠近的第一气管接头之间和第二气管接头之间分别通过气管连通；所述第一气泵的一个气孔通过气管与每根机械臂前端盘型骨架外侧的第一气管接头连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述第二气泵的一个气孔通过气管与每根机械臂前端盘型骨架外侧的第二气管接头连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述机械臂支架的底部中心还设置有第二吸盘，所述第二气泵的进气孔还通过气管与第二吸盘连通，其特征在于，包括以下步骤：
A、机械手爪的机械臂张开并移动至物件上方，且机械臂支架底部中心的第二吸盘与物件表面接触；
B、机械手爪的机械臂收拢，使每个机械臂均缠绕在物件上，且机械臂上的多个第一吸盘与物件表面接触；
C、第一吸盘和第二吸盘产生负压并贴附在物件的表面；
所述步骤A中机械臂2张开的具体过程为：
第二气泵工作并向第一吸盘排气，第一吸盘向水中排气形成反冲推力，同时
第一气泵工作并向所述反冲气孔抽气，反冲气孔将水吸入到气管中并从第一气泵的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，每个盘型骨架在第一吸盘受到的反冲推力和反冲气孔受到的反向吸力的协同作用下，向相应机械臂前端方向翻转，机械臂因而张开；
所述步骤B中机械臂收拢的具体过程为：
第二气泵工作并向第一吸盘抽气，第一吸盘将水吸入到气管中并从第二气泵的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，同时第一气泵工作并向所述反冲气孔排气，反冲气孔向水中排气形成反冲推力，每个盘型骨架在第一吸盘受到的反向吸力和反冲气孔受到的反冲推力的协同作用下，向相应机械臂末端方向翻转，机械臂因而收拢；
所述步骤C的具体过程为：
第一气泵停止工作，第二气泵工作对第一吸盘和第二吸盘抽气，由于第一吸盘和第二吸盘均与物件接触，被第二气泵抽气后，第一吸盘和第二吸盘的盘口产生负压，使第一吸盘和第二吸盘牢固的贴附在物件的表面。
本发明的有益效果：对于复杂形状物件，其具有多个不规则表面，采用仿生章鱼的机械手爪，可以进行缠绕式抓握，不受复杂形状物件表面的限制，本抓取方法采用一种具有第一吸盘和第二吸盘的机械手爪，高度仿生章鱼触手的吸盘原理，通过气泵抽气形成负压，能够使第一吸盘和第二吸盘牢固的吸附在物件表面，提高了抓取的牢固可靠性；本抓取方法采用的机械臂通过反冲气孔排气形成反冲力来控制机械手爪的收拢，控制原理简单，能够提高抓取效率。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
【附图说明】
图1是本发明中采用的机械手爪的整体结构示意图；
图2是图1中A-A剖视图；
图3是图2中B部放大图；
图4是本发明中采用的机械臂的结构示意图；
图5是本发明中抓取方法的流程框图；
图6是本发明中高效抓取方法的流程框图。
图中：1-机械臂支架、101-第二吸盘、2-机械臂、201-盘型骨架、202-第一关节、203-第二关节、205-第一吸盘、206-第一气管接头、207-第二气管接头、201b-第一导气孔、201c-第二导气孔、201d-吸盘连接孔、201e-反冲气孔、201g-第一气路、201h-第二气路、3-控制仓、4-第一气泵、5-第二气泵。
【具体实施方式】
参阅图1、图2、图3、图4和图5，本发明一种复杂形状物件的高效抓取方法，该抓取方法利用仿生章鱼触手的气控机械手爪抓取物件，所述机械手爪包括机械臂支架1、多个机械臂2和控制仓3，每个所述机械臂2的前端设置在所述机械臂支架1上，所述控制仓3内设置有第一气泵4和第二气泵5，每个所述机械臂2上设置有多个盘型骨架201，盘型骨架201通过注塑成型，所述盘型骨架201的中部穿设固定有第一关节202，相邻的第一关节202之间铰接有第二关节203，所述盘型骨架201上部的端面和下部的端面上分别设置有贯穿的第一导气孔201b和第二导气孔201c，盘型骨架201顶部的圆周侧壁上设置有一个或多个反冲气孔201e，每个所述反冲气孔201e与所述第一导气孔201b通过设置在盘型骨架201内部的第一气路201g连通，所述盘型骨架201底部的圆周侧壁上设置有一个或多个吸盘连接孔201d，每个所述吸盘连接孔201d与所述第二导气孔201c通过设置在所述盘型骨架201内部的第二气路201h连通，每个所述吸盘连接孔201d上设置有第一吸盘205；所述第一导气孔201b的前后两端分别设置有第一气管接头206，所述第二导气孔201c的前后两端分别设置有第二气管接头207，相邻盘型骨架201上相互靠近的第一气管接头206之间和第二气管接头207之间分别通过气管连通；所述第一气泵4的一个气孔通过气管与每根机械臂2前端盘型骨架201外侧的第一气管接头206连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述第二气泵5的进气孔通过气管与每根机械臂2前端盘型骨架201外侧的第二气管接头207连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述机械臂支架1的底部中心还设置有第二吸盘101，所述第二气泵8的进气孔还通过气管与第二吸盘101连通，其特征在于，包括以下步骤：
A、机械手爪的机械臂2张开并移动至物件上方，且机械臂支架1底部中心的第二吸盘101与物件表面接触；
B、机械手爪的机械臂2收拢，使每个机械臂2均缠绕在物件上，且机械臂2上的多个第一吸盘205与物件表面接触；
C、第一吸盘205和第二吸盘101产生负压并贴附在物件的表面；
所述步骤A中机械臂2张开的具体过程为：
第二气泵5工作并向第一吸盘205排气，第一吸盘205向水中排气形成反冲推力，同时第一气泵4工作并向所述反冲气孔201e抽气，反冲气孔201e将水吸入到气管中并从第一气泵4的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，每个盘型骨架201在第一吸盘205受到的反冲推力和反冲气孔201e受到的反向吸力的协同作用下，向相应机械臂2前端方向翻转，机械臂2因而张开；
所述步骤B中机械臂收拢的具体过程为：
第二气泵5工作并向第一吸盘205抽气，第一吸盘205将水吸入到气管中并从第二气泵5的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，同时第一气泵4工作并向所述反冲气孔201e排气，反冲气孔201e向水中排气形成反冲推力，每个盘型骨架201在第一吸盘205受到的反向吸力和反冲气孔201e受到的反冲推力的协同作用下，向相应机械臂2末端方向翻转，机械臂2因而收拢；
所述步骤C的具体过程为：
第一气泵4停止工作，第二气泵5工作对第一吸盘205和第二吸盘101抽气，由于第一吸盘205和第二吸盘101均与物件接触，被第二气泵5抽气后，第一吸盘205和第二吸盘101的盘口产生负压，使第一吸盘205和第二吸盘101牢固的贴附在物件的表面。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种复杂形状物件的高效抓取方法，该抓取方法利用仿生章鱼触手的气控机械手爪抓取物件，所述机械手爪包括机械臂支架(1)、多个机械臂(2)和控制仓(3)，每个所述机械臂(2)的前端设置在所述机械臂支架(1)上，所述控制仓(3)内设置有第一气泵(4)和第二气泵(5)，每个所述机械臂(2)上设置有多个盘型骨架(201)，所述盘型骨架(201)的中部穿设固定有第一关节(202)，相邻的第一关节(202)之间铰接有第二关节(203)，所述盘型骨架(201)上部的端面和下部的端面上分别设置有贯穿的第一导气孔(201b)和第二导气孔(201c)，盘型骨架(201)顶部的圆周侧壁上设置有一个或多个反冲气孔(201e)，每个所述反冲气孔(201e)与所述第一导气孔(201b)通过设置在盘型骨架(201)内部的第一气路(201g)连通，所述盘型骨架(201)底部的圆周侧壁上设置有一个或多个吸盘连接孔(201d)，每个所述吸盘连接孔(201d)与所述第二导气孔(201c)通过设置在所述盘型骨架(201)内部的第二气路(201h)连通，每个所述吸盘连接孔(201d)上设置有第一吸盘(205)；所述第一导气孔(201b)的前后两端分别设置有第一气管接头(206)，所述第二导气孔(201c)的前后两端分别设置有第二气管接头(207)，相邻盘型骨架(201)上相互靠近的第一气管接头(206)之间和第二气管接头(207)之间分别通过气管连通；所述第一气泵(4)的一个气孔通过气管与每根机械臂(2)前端盘型骨架(201)外侧的第一气管接头(206)连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述第二气泵(5)的一个气孔通过气管与每根机械臂(2)前端盘型骨架(201)外侧的第二气管接头(207)连通，另一个气孔通过气管与外部空气连通，所述机械臂支架(1)的底部中心还设置有第二吸盘(101)，所述第二气泵(8)的进气孔还通过气管与第二吸盘(101)连通，其特征在于,包括以下步骤：
A、机械手爪的机械臂(2)张开并移动至物件上方，且机械臂支架(1)底部中心的第二吸盘(101)与物件表面接触；
B、机械手爪的机械臂(2)收拢，使每个机械臂(2)均缠绕在物件上，且机械臂(2)上的多个第一吸盘(205)与物件表面接触；
C、第一吸盘(205)和第二吸盘(101)产生负压并贴附在物件的表面；
所述步骤A中机械臂(2)张开的具体过程为：
第二气泵(5)工作并向第一吸盘(205)排气，第一吸盘(205)向水中排气形成反冲推力，同时第一气泵(4)工作并向所述反冲气孔(201e)抽气，反冲气孔(201e)将水吸入到气管中并从第一气泵(4)的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，每个盘型骨架(201)在第一吸盘(205)受到的反冲推力和反冲气孔(201e)受到的反向吸力的协同作用下，向相应机械臂(2)前端方向翻转，机械臂(2)因而张开；
所述步骤B中机械臂(2)收拢的具体过程为：
第二气泵(5)工作并向第一吸盘(205)抽气，第一吸盘(205)将水吸入到气管中并从第二气泵(5)的另一个气孔连接的气管中排出，形成反向吸力，同时第一气泵(4)工作并向所述反冲气孔(201e)排气，反冲气孔(201e)向水中排气形成反冲推力，每个盘型骨架(201)在第一吸盘(205)受到的反向吸力和反冲气孔(201e)受到的反冲推力的协同作用下，向相应机械臂(2)末端方向翻转，机械臂(2)因而收拢；
所述步骤C的具体过程为：
第一气泵(4)停止工作，第二气泵(5)工作对第一吸盘(205)和第二吸盘(101)抽气，由于第一吸盘(205)和第二吸盘(101)均与物件接触，被第二气泵(5)抽气后，第一吸盘(205)和第二吸盘(101)的盘口产生负压，使第一吸盘(205)和第二吸盘(101)牢固的贴附在物件的表面。
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