CN110815281A

CN110815281A - 一种柔性非平面抓取装置

Info

Publication number: CN110815281A
Application number: CN201911324238.9A
Authority: CN
Inventors: 龚兴龙; 逄浩明; 宣守虎; 王宇
Original assignee: University of Science and Technology of China USTC
Current assignee: University of Science and Technology of China USTC
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-02-21

Abstract

本发明公开一种柔性非平面抓取装置，包括连接器、柔性抓手和橡胶弹簧；连接器内设有第一通道；柔性抓手中抓手主体的第一端与连接器固定连接，第二端的外侧设有缺口；柔性抓手中抓手气室件固定在缺口处，其气室通过抓手主体上的第二通道与第一通道连通；抓手主体内侧固定有纤毛；橡胶弹簧固定于连接器下侧，内部形成容纳磁性液体，并与第一通道连通的液体储存空间；在释放状态，橡胶弹簧舒张；在抓取状态，橡胶弹簧抵紧待抓取物体的表面并压缩，磁性液体至少进入第一通道，气室内气压增大并使柔性抓手的第二端下弯并贴覆于被抓取物体表面。该装置中柔性抓手能够自适应被抓取物体的表面形状，适用于表面平整或形状固定的物体，以及未知表面的物体。

Description

一种柔性非平面抓取装置

技术领域

本发明涉及机械工业技术领域，更具体地说，涉及一种柔性非平面抓取装置。

背景技术

人类通过对自然界中壁虎及昆虫脚部结构的研究，发明设计出纤毛结构用以增强界面间的粘附力。

现有技术中，利用纤毛结构粘附力抓取物体的方案均是通过对物体与抓手间界面粘附力的控制实现抓取与释放的目的。但是纤毛结构发挥作用需确保其与物体表面充分接触，目前的抓手仅能够与表面平整或者形状固定的物体充分接触，而对未知表面的物体抓取效果差，适用范围小。

因此，如何提供一种具有纤毛结构的抓取装置，使其不仅能够适用于表面平整或形状固定的物体，还适用于未知表面的物体，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种柔性非平面抓取装置，其利用柔性抓手自适应被抓取物体的表面形状，能更好地贴合被抓取物体表面，不仅能够适用于表面平整或形状固定的物体，还适用于未知表面的物体。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种柔性非平面抓取装置，包括：

连接器，所述连接器内设有第一通道；

柔性抓手，所述柔性抓手包括抓手主体、抓手气室件和纤毛；所述抓手主体的第一端与所述连接器固定连接；所述抓手主体中第二端的外侧设有缺口，所述抓手气室件固定在所述缺口处；所述抓手气室件内设有气室，所述气室通过所述抓手主体上的第二通道与所述第一通道连通；所述纤毛固定在所述抓手主体的内侧；

橡胶弹簧，所述橡胶弹簧固定于所述连接器的下侧，并且所述橡胶弹簧内部形成液体储存空间；所述液体储存空间内设有磁性液体，并且所述液体储存空间与所述第一通道连通；

其中，所述柔性非平面抓取装置具有释放状态和抓取状态；在释放状态，所述橡胶弹簧舒张，所述柔性抓手的第二端向上弯曲；在抓取状态，所述橡胶弹簧抵紧待抓取物体的表面并受压缩，所述磁性液体至少进入第一通道，所述气室内气压增大，使所述柔性抓手的第二端下弯并贴覆于被抓取物体表面。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，还包括电磁铁，所述电磁铁固定在所述连接器的上侧；

在抓取状态，所述电磁铁通电并形成磁场，所述磁性液体在磁场作用下保持静止；由抓取状态切换为释放状态时，所述电磁铁断电，所述磁性液体回流至所述液体储存空间内。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述电磁铁包括导磁骨架和线圈，所述导磁骨架固定在所述连接器上，所述线圈缠绕在所述导磁骨架的中心铁芯上。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述柔性抓手为四个；所述第一通道包括相互交叉并垂直的两个直通道，以及与两个所述直通道的交叉处连通的竖向通道，所述竖向通道与所述液体储存空间连通。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述连接器为圆柱形，所述抓手主体固定在所述连接器的侧面。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述直通道的截面为矩形，所述竖向通道的截面为矩形。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述抓手主体为橡胶抓手主体、所述抓手气室件为橡胶抓手气室件，并且所述抓手主体的刚度大于所述抓手气室件。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述抓手气室件中设有多个依次连通的气室；各气室沿所述抓手的第一端到第一端的方向依次排列。

优选的，上述柔性非平面抓取装置中，所述纤毛为直径在微米级的圆柱状纤维，并且所述纤毛均匀分布在所述抓手主体的内侧。

本发明提供一种柔性非平面抓取装置，包括连接器、柔性抓手和橡胶弹簧；连接器内设有第一通道；柔性抓手包括抓手主体、抓手气室件和纤毛；抓手主体的第一端与连接器固定连接；抓手主体中第二端的外侧设有缺口，抓手气室件固定在缺口处；抓手气室件内设有气室，气室通过抓手主体上的第二通道与第一通道连通；纤毛固定在抓手主体的内侧；橡胶弹簧固定于连接器的下侧，并且橡胶弹簧内部形成液体储存空间；液体储存空间内设有磁性液体，并且液体储存空间与第一通道连通；其中，柔性非平面抓取装置具有释放状态和抓取状态；在释放状态，橡胶弹簧舒张；在抓取状态，橡胶弹簧抵紧待抓取物体的表面并压缩，磁性液体至少进入第一通道，气室内气压增大并使柔性抓手的第二端下弯并贴覆于被抓取物体表面。

本发明提供的柔性非平面抓取装置具有柔性抓手，柔性抓手能够自适应被抓取物体的表面形状，更好地贴合被抓取物体表面，不仅能够适用于表面平整或形状固定的物体，还适用于未知表面的物体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的柔性非平面抓取装置的剖视图；

图2为本发明实施例提供的柔性抓手的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的柔性非平面抓取装置的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的柔性非平面抓取装置的爆炸图；

图5为本发明实施例提供的柔性非平面抓取装置与被抓取物体的装配示意图；

其中，图1-图5中：

电磁铁101；导磁骨架111；线圈112；连接器102；柔性抓手103；抓手主体131；抓手气室件132；纤毛133；橡胶弹簧104；被抓取物体200。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种柔性非平面抓取装置，其利用柔性抓手自适应被抓取物体的表面形状，能更好地贴合被抓取物体表面，不仅能够适用于表面平整或形状固定的物体，还适用于未知表面的物体。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明实施例提供一种柔性非平面抓取装置，包括连接器102、柔性抓手103和橡胶弹簧104；连接器102内设有第一通道；柔性抓手103包括抓手主体131、抓手气室件132和纤毛133；抓手主体131的第一端与连接器102固定连接；抓手主体131中第二端的外侧设有缺口，抓手气室件132固定在缺口处；抓手气室件132内设有气室，气室通过抓手主体131上的第二通道与第一通道连通；纤毛133固定在抓手主体131的内侧；橡胶弹簧104固定于连接器102的下侧，并且橡胶弹簧104内部形成液体储存空间；液体储存空间内设有磁性液体，并且液体储存空间与第一通道连通；其中，柔性非平面抓取装置具有释放状态和抓取状态；在释放状态，橡胶弹簧104舒张，柔性抓手的第二端向上弯曲；在抓取状态，橡胶弹簧104抵紧待抓取物体的表面并压缩，磁性液体至少进入第一通道，气室内气压增大并使柔性抓手103的第二端向下弯曲并贴覆于被抓取物体200表面。

本发明实施例提供的柔性非平面抓取装置具有柔性抓手103，柔性抓手103能够自适应被抓取物体200的表面形状，更好地贴合被抓取物体200表面，不仅能够适用于表面平整或形状固定的物体，还适用于未知表面的物体。

在应用上述柔性非平面抓取装置时，可在生产场地额外配置如磁铁等能够产生磁场的设备，利用磁场阻断磁性液体的流动，以确保柔性非平面抓取装置能够保持抓取状态。优选的，上述柔性非平面抓取装置设置为还包括电磁铁101，电磁铁101固定在连接器102的上侧；在抓取状态，电磁铁101通电并形成磁场，磁性液体在磁场作用下保持静止，确保柔性非平面抓取装置维持在抓取状态；由抓取状态切换为释放状态时，电磁铁101断电，橡胶弹簧104回复为舒张状态，磁性液体在橡胶弹簧104的作用下回流至液体储存空间内，气室内压力降低，抓手气室件回复，柔性抓手103的第二端向上弯曲并释放被抓取物体200。

具体的，上述实施例提供的柔性非平面抓取装置中，电磁铁101包括导磁骨架111和线圈112，导磁骨架111固定在连接器102上，线圈112缠绕在导磁骨架111的中心铁芯上。中心铁芯的表面平行与连接器102的上表面。

上述柔性非平面抓取装置中，柔性抓手103为四个；第一通道包括相互交叉并垂直的两个直通道，以及与两个所述直通道的交叉处连通的竖向通道，竖向通道与液体储存空间连通；直通道的两端分别与两个柔性抓手103的第二通道连通。柔性抓手103还可设置为2个、3个、5个等，第一通道可设置为多个，并且每个第一通道的一端分别与不同的柔性抓手103连通，另一端均与液体储存空间连通，本实施例对柔性抓手103的数量以及第一通道的结构形式不做限定。

直通道的截面为矩形，竖向通道的截面为矩形，相应的第二通道的截面亦是矩形，当然，各通道的截面还可设置为其它形状，本实施例不做限定。连接器102为圆柱形，抓手主体131固定在连接器102的侧面。

为了确保柔性抓手103具有柔性变形的能力，抓手主体131设置为橡胶抓手主体131、抓手气室件132为橡胶抓手气室件132，并且抓手主体131的刚度大于抓手气室件132，即抓手气室件132容易变形，确保整个装置能够在线释放状态和抓取状态之间切换。

抓手气室件132中气室为多个，各气室依次连通，且各气室沿抓手的第一端到第一端的方向依次排列，便于柔性抓手103的第二端上弯或下弯。气室可设置为方形或椭球形空心结构。

具体的，上述实施例提供的柔性非平面抓取装置中，纤毛133为直径在微米级的圆柱状纤维，并且纤毛133均匀分布在抓手主体131的内侧。

本发明实施例提供的柔性非平面装置不需要复杂的电机驱动与传感器反馈系统，使整体结构简洁，质量小且装配成本、维护成本低。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种柔性非平面抓取装置，其特征在于，包括：

连接器，所述连接器内设有第一通道；

2.根据权利要求1所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，还包括电磁铁，所述电磁铁固定在所述连接器的上侧；

3.根据权利要求2所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述电磁铁包括导磁骨架和线圈，所述导磁骨架固定在所述连接器上，所述线圈缠绕在所述导磁骨架的中心铁芯上。

4.根据权利要求1所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述柔性抓手为四个；所述第一通道包括相互交叉并垂直的两个直通道，以及与两个所述直通道的交叉处连通的竖向通道，所述竖向通道与所述液体储存空间连通。

5.根据权利要求4所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述连接器为圆柱形，所述抓手主体固定在所述连接器的侧面。

6.根据权利要求4所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述直通道的截面为矩形，所述竖向通道的截面为矩形。

7.根据权利要求1所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述抓手主体为橡胶抓手主体、所述抓手气室件为橡胶抓手气室件，并且所述抓手主体的刚度大于所述抓手气室件。

8.根据权利要求1或7所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述抓手气室件中设有多个依次连通的气室；各气室沿所述抓手的第一端到第一端的方向依次排列。

9.根据权利要求1所述的柔性非平面抓取装置，其特征在于，所述纤毛为直径在微米级的圆柱状纤维，并且所述纤毛均匀分布在所述抓手主体的内侧。