CN111098322A - 一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构 - Google Patents

Abstract

本说明书实施例公开了一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构。软体执行装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使所述装置产生形变或恢复形变。本说明书实施例可以提高软体执行装置的弯曲精度，从而提高夹持的稳定性。

Description

一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构

技术领域

本申请涉及软体机器人技术领域，特别涉及一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构。

背景技术

软体机器人是机器人领域的一个新兴分支，具有柔性，在抓持易碎、形状复杂的物品时，相比刚性机器人有着天然的优势，可以很大程度地提高对不同外形物体抓取的适应性，在工业中有广泛的应用。然而，现有的软体执行装置的运动精度较低，难以贴合待夹持物体，使得夹持物品的稳定性较低。

综上所述，亟需提供一种新型软体执行装置，以提高软体执行装置的抓取稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种软体执行装置、制备方法以及夹持机构，以提高软体执行装置的抓取稳定性。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种软体执行装置，所述装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使装置产生形变或恢复形变。

在一个优选的实施方式中，所述空腔的顶部及侧壁采用第一弹性材料，所述空腔的底部及多个空腔间的分隔位置采用第二弹性材料；其中，所述第一弹性材料与所述第二弹性材料为硬度不同的弹性材料。

在一个优选的实施方式中，所述第一弹性材料的肖氏硬度为30度，所述第二弹性材料的肖氏硬度在70-85之间。

在一个优选的实施方式中，所述装置内含有多个空腔，所述多个空腔沿所述装置的延伸方向排布。

在一个优选的实施方式中，多个空腔之间彼此隔离，每个空腔与一个进气通道相连通。

在一个优选的实施方式中，所述弹性基体呈柱状。

在一个优选的实施方式中，所述空腔的侧面形状包括梯形、长方形或三角形。

一种软体执行装置的制备方法，所述方法包括：

确定软体执行装置的三维结构；

根据所述三维结构制作所述软体执行装置各部分的模具；

将液态的弹性材料分别倒入对应的模具中，并在弹性材料固化后取出；

将液态弹性材料涂抹在各个固化后的弹性材料的连接处，将各个固化后的弹性材料粘合为一个整体，得到所述软体执行装置。

在一个优选的实施方式中，所述制作出各个部分的模具包括：

利用切片软件将所述三维结构转化为二维图形；

将所述二维图形输入3D打印设备进行打印，从而得到所述软体执行装置各部分的模具。

一种夹持机构，所述夹持机构包括：

本体；

以及与所述本体相连接的至少两个软体执行装置；

其中，所述软体执行装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使所述装置产生与待夹持物体的形状相配合的弯曲形状，以利用所述软体执行装置夹持所述待夹持物体。

本申请的技术方案具有以下显著有益效果：

本说明书实施例所提供的软体执行装置内部的空腔由不同弹性材料围成，在向空腔内充气时，软体执行装置可以产生与待夹持物体的形状相配合的弯曲形状；将空腔内的气排出后，软体执行装置可以恢复原来的形态。由于可以在不同弹性材料处产生不同弹性形变量，以及同时存在多个相互独立的可以充气膨胀的内部空腔，本说明书实施例所提供的软体执行装置可以更好地控制弯曲精度，从而可以实现模拟人类手指多关节弯曲的效果，使得装置与待抓持的物体可以更好地贴合，提高软体执行装置的运动精度和抓取稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施方式中一种软体执行装置的剖面结构示意图；

图2是本申请实施方式中一种软体执行装置的端面结构示意图；

图3是针对图3的软体执行装置夹持物体时的形态；

图4是针对图3的软体执行装置未夹持物体时的形态；

图5是本申请实施方式中一种软体执行装置的制备方法的步骤流程图。

附图标记说明：

1、第一弹性材料；2、第二弹性材料；3、空腔；4、进气通道。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

为了提高软体执行装置的运动精度和抓取稳定性，在本说明书实施例中提出了一种软体执行装置，该软体执行装置可以整体呈长方体或圆柱状，当然也可以为其他任意形状，本说明书实施例对此不做限定。

软体执行装置可以包括弹性基体，所述弹性基体内可以具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔可以由两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处可以产生不同的弹性形变量，以使所述软体执行装置对应产生形变或恢复形变。

在一些实施方式中，空腔的内壁可以包括不同弹性材料，例如，空腔的顶部可以采用一种弹性材料，空腔的侧壁和底部可以采用另一种弹性材料，当然，空腔内壁的材料还可以有其他的组合形式，对此本说明书实施例不做限定。

在一些实施方式中，在空腔的内壁与弹性基体的外壁之间还可以包括其他种弹性材料，或者，空腔间的间隔位置包括多种弹性材料，不同弹性材料之间可以分层排布，对此本说明书实施例不做限定。

空腔的侧面形状可以包括梯形、长方形、三角形等形状，对此本说明书实施例不作限定。

在空腔为多个的情况下，空腔可以沿软体执行装置的延伸方向排布，各个空腔之间可以相互独立、也可以相互连通，或者其中某几个空腔连通，对此本说明书实施例不做限定。

请参阅图1，图1为本申请实施方式中一种软体执行装置的剖面结构示意图，该软体执行装置可以包括：第一弹性材料1、第二弹性材料2、空腔3和进气通道4。该软体执行装置中三个独立的空腔3在软体执行装置的延伸方向均匀排布，其中，空腔3的顶部和侧壁为第一弹性材料1，空腔3的底部和空腔3间的分隔位置为第二弹性材料2；第一弹性材料1可以是硬度较小，更易产生弹性形变的材料，第二弹性材料2可以是硬度较大，不易产生弹性形变的材料，对此本说明书实施例不做限定。

软体执行装置的可设有三个进气通道4，每个进气通道4的开口可设置于软体执行装置的外壁上(例如图2所示)，每个进气通道4可与一个空腔3相连通，每个进气通道4的开口处可以分别外接注气装置，从而可以各自独立得控制每个空腔3内的压力。其中，进气通道4的开口可以开设于软体执行装置左侧端面的下部，当三个空腔3内的压力增大时，由于空腔3上层的第一弹性材料1产生的弹性形变量更大，可以使软体执行装置向对侧弯曲，通过控制空腔3内压力的大小，还可以控制软体执行装置的弯曲形状。

在一个具体的实施方式中，图1中的软体执行装置可以整体为长方体，例如，可以是长为100mm，宽和高都为20mm的长方体，第一弹性材料1的硬度可以为肖氏硬度30度，可采用美国Smooth-on公司的型号为Ecoflex 0030的橡胶，第二弹性材料2的硬度可以在肖氏硬度70-85之间，可采用德国Wacker公司的型号为Elastosil M4601的橡较。空腔3侧面的形状可以为等腰直角梯形，其斜边偏转角度为35度，空腔3与软体执行装置底层间的第二弹性材料2的厚度可以为10mm，空腔3之间的距离可以为29mm，进气通道的直径可以为3mm。

需要说明的是，图1仅为本说明书实施例的示例性实施方式，通过改变空腔3的数量、形状以及分布的方式，还可以得到其他实施方式，使得软体执行装置具有不同的弯曲或延伸效果，本说明书实施例对此不做限定。

结合图3所示，当需要夹持物体时，可以通过进气通道向空腔内增压，从而使软体执行装置发生弯曲变形，以夹持物体并维持。当需要释放被夹持物体时，可以通过进气通道卸载空腔内的压力，从而使软体执行装置可由弯曲变形状态恢复至原来的大致平直形态(例如图4所示)，被夹持物体就可以得以释放。

请参阅图5所示，针对本说明书实施例提供的软体执行装置，本申请实施方式中还相应提供一种制备方法，该方法可以包括如下步骤：

S50：确定软体执行装置的三维结构。

在本实施方式中，可以利用三维设计软件(例如PRO/E等)设计出软体执行装置的三维结构。

S51：根据所述三维结构制作所述软体执行装置各部分的模具。

在一个实施方式中，得到软体执行装置的三维结构后，还可以利用切片软件(或三维设计软件自带的切片功能)将三维结构转化为二维图形，再将二维图形输入3D打印设备进行打印，从而可以得到软体执行装置各部分的模具。

S52：将液态的弹性材料分别倒入对应的模具中，并在弹性材料固化后取出。

S53：将液态弹性材料涂抹在各个固化后的弹性材料的连接处，将各个固化后的弹性材料粘合为一个整体，得到所述软体执行装置。

通常情况下，在常温下放置两个小时左右，即可得到固化后的弹性材料。

此外，利用本说明书实施例提供的软体执行装置，还可以得到一种夹持机构，所述夹持机构可以包括本体、以及与所述本体相连接的至少两个软体执行装置；

其中，所述软体执行装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使所述软体执行装置产生与待夹持物体的形状相配合的弯曲形状，以利用所述软体执行装置夹持所述待夹持物体。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种软体执行装置，其特征在于，所述装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使所述装置产生形变或恢复形变。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空腔的顶部及侧壁采用第一弹性材料，所述空腔的底部及多个空腔间的分隔位置采用第二弹性材料；其中，所述第一弹性材料与所述第二弹性材料为硬度不同的弹性材料。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一弹性材料的肖氏硬度为30度，所述第二弹性材料的肖氏硬度在70-85之间。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置内含有多个空腔，所述多个空腔沿所述装置的延伸方向排布。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述多个空腔之间彼此隔离，每个空腔与一个进气通道相连通。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性基体呈柱状。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述空腔的侧面形状包括梯形、长方形或三角形。

8.一种权利要求1-7任意一项所述软体执行装置的制备方法，其特征在于，包括：

确定软体执行装置的三维结构；

根据所述三维结构制作所述软体执行装置各部分的模具；

将液态的弹性材料分别倒入对应的模具中，并在弹性材料固化后取出；

将液态弹性材料涂抹在各个固化后的弹性材料的连接处，将各个固化后的弹性材料粘合为一个整体，得到所述软体执行装置。

9.根据权利要求8所述软体执行装置的制备方法，其特征在于，所述制作出各个部分的模具包括：

利用切片软件将所述三维结构转化为二维图形；

将所述二维图形输入3D打印设备进行打印，从而得到所述软体执行装置各部分的模具。

10.一种夹持机构，其特征在于，所述夹持机构包括：

本体；

以及与所述本体相连接的至少两个软体执行装置；

其中，所述软体执行装置包括弹性基体，所述弹性基体内具有空腔以及与所述空腔相连通的进气通道，所述空腔由至少两种弹性材料围成，当经由所述进气通道改变所述空腔内的压力时，在不同的弹性材料处产生不同的弹性形变量，以使所述装置产生与待夹持物体的形状相配合的弯曲形状，并利用所述软体执行装置夹持所述待夹持物体。

Images