CN111618891A - 自适应弯曲手爪和捕获设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应弯曲手爪和捕获设备。所述自适应弯曲手爪包括第一组件和第二组件，所述第一组件包括通过第一转动副连接的两第一元件；所述第二组件包括通过第二转动副连接的两第二元件；所述第二组件位于所述第一转动副的延伸下游，所述第一元件与第二元件相对应转动连接；所述第一组件具有在所述第一转动副上远离第二组件的第一端部，所述第二组件具有在所述第一转动副上远离所述第一组件的第二端部；所述第一端部与第二端部的距离随两所述第一元件的面夹角θ₁的增大而减小；当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于两所述第二元件的面夹角θ₂。本发明技术方案的自适应弯曲手爪可低成本且减少驱动行程的自适应捕获物件。

Description

自适应弯曲手爪和捕获设备

技术领域

本发明涉及抓取技术领域，特别涉及一种自适应弯曲手爪和捕获设备。

背景技术

目前，工业上使用的刚性抓取臂一般通过驱动若干刚性的手爪收拢，从而形成抓取的动作，该种抓取方式由于刚性手爪不可变形，不能很好的与抓取物相适配。而现有的欠驱动自适应手爪虽然可以依据被抓取物的外形进行适应弯曲，但是其进行自适应的弯曲驱动和部件均较复杂，成本较高，适用范围不广。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种自适应弯曲手爪，旨在解决现有自适应捕获结构复杂且成本高的问题，且本发明的自适应弯曲手爪能够自适应抓取且可超360度以上包络缠绕可变直径目标的目的。

为实现上述目的，本发明公开的自适应弯曲手爪包括：

第一组件，所述第一组件包括两第一元件，两所述第一元件通过第一转动副连接，两所述第一元件的面夹角为θ₁；和，

第二组件，所述第二组件包括两第二元件，两所述第二元件通过第二转动副连接，两所述第一元件的面夹角为θ₂；

所述第二组件位于所述第一转动副的延伸下游，所述第一元件与第二元件相对应转动连接，以使所述面夹角θ₁和面夹角θ₂变化趋势相同；

所述第一组件具有在所述第一转动副上远离第二组件的第一端部，所述第二组件具有在所述第一转动副上远离所述第一组件的第二端部；所述第一端部与第二端部的距离随两所述面夹角θ₁的增大而减小；当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂。

可选的实施例中，所述面夹角θ₁等于0时，面夹角θ₂等于0。

可选的实施例中，所述第一元件包括第一侧边和与之相邻的第一对接边，两所述第一侧边通过所述第一转动副连接，所述第二元件包括第二侧边和与之相邻的第二对接边，两所述第二侧边通过所述第二转动副连接，所述第一对接边与所述第二对接边转动连接；

所述第一侧边与第一对接边形成的夹角为α₁，所述第二侧边与第二对接边形成的夹角为α₂，两所述第一元件的α₁相等，两所述第二元件的α₂也相等。

可选的实施例中，两所述第一元件的α₁之和大于等于180°，两所述第二元件的α₂之和小于180°。

可选的实施例中，还包括在所述第二转动副的延伸方向的下游排列的第三组件，所述第三组件包括两通过第三转动副连接的第三元件，所述第三元件与所述第二元件对应转动连接，所述第三组件具有在第三转动副上远离第二组件的第三端部，所述第三端部与第一端部之间的距离随所述面夹角θ₁的增大而减小。

可选的实施例中，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁、面夹角θ₂以及两第三元件的面夹角逐渐增大。

可选的实施例中，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，所述第一转动副、第二转动副、第三转动副的轴线长度呈减小趋势。

可选的实施例中，所述自适应弯曲手爪还包括第四组件、第五组件和第六组件，所述第四组件、第五组件和第六组件在所述第三转动副的轴线延伸方向的下游依次排列，所述第四组件包括转动连接的两第四元件，所述第五组件包括转动连接的两第五元件，所述第六组件包括两转动连接的第六元件，所述第四元件、第五元件、第六元件两两之间对应转动连接。

可选的实施例中，当所述面夹角θ₁为0时，所述自适应弯曲手爪呈螺旋状。

本发明还提出一种捕获设备，所述捕获设备包括如上所述的自适应弯曲手爪。

本发明技术方案的自适应弯曲手爪包括第一组件和第二组件，第一组件包括两转动连接的第一元件，第二组件包括两转动连接的第二元件，第二组件位于第一转动副的轴线长度下游，且两第一元件与两第二元件对应转动连接，以使面夹角θ₁和θ₂的具有共同的变化趋势，如共同增大，或共同减小，在面夹角θ₁和θ₂增大时，第一端部与第二端部的距离变小，此时，第二组件发生弯曲，第二转动副相对于第一转动副的夹角减小，两者围合的图形的曲率半径减小，则自适应弯曲手爪的整体曲率增大，第二组件出现向上勾起的抓取动作，进而实现对物体的捕获。该自适应弯曲手爪整体部件少，并通过单一驱动源对第一组件进行驱动实现面夹角的增大即可，连接方式和驱动方式简单，有效降低成本。且第一组件和第二组件可发生转动，通过曲率变化能实现与物体表面贴合的自适应捕获动作，捕获效果好。同时，在面夹角θ₁不为0时，面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂，从而可以设计出，仅通过较小的驱动行程驱动形成较小的面夹角θ₁，从而可以得到较大的面夹角θ₂的结构，即第二元件转动打开的速度较快，在相同驱动行程下，第二组件弯曲的速率较快，能够实现快速抓取或捕获的效果。与此同时，可以通过第一组件较小角度的开合运动来获得较好的捕获效果，减小驱动行程，节省驱动装置体积。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明自适应弯曲手爪第一实施例面夹角不为0的结构示意图；

图2为图1所示自适应弯曲手爪面夹角为0的结构示意图；

图3为图2所示自适应弯曲手爪的平面图；

图4为图1所示自适应弯曲手爪的原理图；

图5为本发明自适应弯曲手爪第二实施例的结构示意图；

图6为图5所示自适应弯曲手爪在面夹角为0时的平面图；

图7为本发明自适应弯曲手爪第三实施例面夹角不为0的结构示意图；

图8为图7所示自适应弯曲手爪面夹角为0的结构示意图；

图9为本发明自适应弯曲手爪第四实施例面夹角不为0的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	自适应弯曲手爪	30	第三组件
10	第一组件	31	第三元件
				11	第一元件	311	第三转动副
111	第一转动副	313	第三端部
				113	第一端部	40	第四组件
115	第一侧边	41	第四元件
				117	第一对接边	50	第五组件
20	第二组件	51	第五元件
				21	第二元件	60	第六组件
211	第二转动副	61	第六元件
				213	第二端部	70	第七组件
215	第二侧边	80	第八组件
				217	第二对接边

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

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的一部分实施例，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作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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种自适应弯曲手爪100。

请参照图1和图2，在本发明的第一实施例中，所述自适应弯曲手爪100包括：

第一组件10，所述第一组件10包括两第一元件11，两所述第一元件11通过第一转动副111连接，两所述第一元件11的面夹角为θ₁；和；

第二组件20，所述第二组件20包括两第二元件21，两所述第二元件21通过第二转动副211连接，两所述第一元件11的面夹角为θ₂；

所述第二组件20位于所述第一转动副111的延伸下游，所述第一元件11与第二元件21相对应转动连接，以使所述面夹角θ₁和面夹角θ₂变化趋势相同；

所述第一组件10具有在所述第一转动副111上远离第二组件20的第一端部113，所述第二组件20具有在所述第一转动副111上远离所述第一组件10的第二端部213；所述第一端部113与第二端部213的距离随两所述面夹角θ₁的增大而减小；当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂。

本实施例中，自适应弯曲手爪100为最小结构模式，包括第一组件10和第二组件20，第一组件10包括通过第一转动副111转动连接的两第一元件11，使得两个第一元件11之间可以发生转动，从而使面夹角θ₁发生变化，即由图1中可见，在两个第一元件11中从第一转动副111的位置处分别作垂线形成两第一垂线，两第一垂线之间形成的夹角即为该两个第一元件11的面夹角θ₁，当面夹角θ₁为0时，定义该第一组件10呈合拢状态，随着面夹角θ₁的不断增大，第一组件10呈不同程度的展开状态。此处，第一转动副111的结构可以有以下几种方式，一是两第一元件11各自设置有的转动部，通过两转动部直接对接形成第一转动副111，例如轴孔的配合；二是第一转动副111为独立结构，例如铰链或合页等结构，将该第一转动副111分别连接于两第一元件11，从而实现两第一元件11的转动；三是两第一元件11为一体成型结构，第一转动副111为两第一元件11的中部，通过自身变形实现两第一元件11之间的转动，例如，可通过3D打印的方式实现制作。当然，第一转动副111还可以是其他可发生转动的结构，使得两第一元件11的面夹角θ₁发生变化即可。

与此类似的，第二组件20包括两第二元件21，两第二元件21通过第二转动副211连接，使得两个第二元件21之间可以发生转动，从而使两个第二元件21的面夹角θ₂发生变化，同样由图1中可见，在两个第二元件21中分别从第二转动副211的位置处作垂线形成第二垂线，两第二垂线之间形成的夹角即为该两个第二元件21的面夹角θ₂，当面夹角θ₂为0时，定义该第二组件20呈合拢状态，随着面夹角θ₂的不断增大，第二组件20呈不同程度的展开状态。可以理解的，第二转动副211的结构可以同第一转动副111的结构相同，方便进行加工。

为了进一步方便论述第一组件10与第二组件20的关系，请参照图3，将自适应弯曲手爪100在垂直于第一元件11的表面的平面上投影的平面图，OP₁为第一转动副111的轴线，P₁P₂为第二转动副211的轴线，第一组件10和第二组件20对应转动连接，即第一元件11与第二元件21通过P₁Q₁轴线处的转动结构连接，此时，第二组件20位于第一转动副111的轴线延伸方向的下游，即第一转动副111和第二转动副211在两者的轴线延伸方向上顺次排列，但两者的轴线为不平行设置，事实上，OP₁和P₁P₂不在一条直线上，而是呈夹角设置，OP₁和P₁P₂形成的夹角β₁小于180°，第一组件10和第二组件20形成弯折结构，自适应弯曲手爪100整体呈现一定曲率的弯曲结构。两所述第一元件11与两所述第二元件21分别对应转动连接，从而可以使得两第一元件11的面夹角θ₁与两第二元件21的面夹角θ₂的变化趋势相同，即当面夹角θ₁为0时，面夹角θ₂也为0；当面夹角θ₁逐渐增大时，面夹角θ₂也逐渐增大；当面夹角θ₁逐渐减小时，面夹角θ₂也逐渐减小。同样地，第一元件11与第二元件21在P₁Q₁轴线处的转动结构可参照第一转动副111的结构，在此不做赘述。

可以理解的，第一组件10在第一转动副111上远离第二组件20的第一端部113即为在平面图中的O点，第二组件20在第二转动副211上远离第一组件10的第二端部213为P₂点，第一端部113与第二端部213的距离即OP₂的连线距离。当面夹角θ₁或面夹角θ₂变化时，此时，自适应弯曲手爪100通过P₁Q₁轴线处发生转动，第一端部113与第二端部213的距离随之发生变化，即OP₂的距离发生变化，第一转动副111的轴线OP₁与第二转动副211的轴线P₁P₂的夹角β₁也发生变化。

同时，在面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂，是指点对第一组件10的两第一元件11进行驱动时，当面夹角θ₁由0逐渐增大的过程中，即第一组件10呈不同的展开状态，两第二元件21形成的面夹角θ₁始终与第一元件11的面夹角θ₁的大小不一，例如，当面夹角θ₁展开的角度为30°，面夹角θ₂展开的角度为45°；或是当面夹角θ₁展开的角度为30°时，面夹角θ₂展开的角度为20°。

当然，可选的实施例中，所述面夹角θ₁等于0时，面夹角θ₂等于0。该实施例中，当面夹角θ₁等于0时，第一组件10呈合拢状态，此时面夹角θ₂等于0可以使得第二组件20也呈合拢状态，从而可以使得自适应弯曲手爪100整体呈合拢状态，即占用空间小，有利于携带或贮存，也可以在实施抓取前方便进行隐藏。

本发明技术方案的自适应弯曲手爪100包括第一组件10和第二组件20，第二组件20位于第一转动副111的轴线长度下游，且两第一元件11与两第二元件21对应转动连接，以使面夹角θ₁和θ₂的具有共同的变化趋势，如共同增大，或共同减小，在面夹角θ₁和θ₂增大时，第一端部113与第二端部213的距离变小，此时，第二组件20发生弯曲，第二转动副211相对于第一转动副111的夹角减小，两者围合的图形的曲率半径减小，则自适应弯曲手爪100的整体曲率增大，第二组件20出现向上勾起的抓取动作，进而实现对物体的捕获。该自适应弯曲手爪100整体部件少，并通过单一驱动源对第一组件10进行驱动实现面夹角的增大即可，连接方式和驱动方式简单，有效降低成本。且第一组件10和第二组件20可发生转动，通过曲率变化能实现与物体表面贴合的自适应捕获动作，捕获效果好。同时，在面夹角θ₁不为0时，面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂，从而可以设计出，仅通过较小的驱动行程驱动形成较小的面夹角θ₁，从而可以得到较大的面夹角θ₂的结构，即第二元件21转动打开的速度较快，在相同驱动行程下，第二组件20弯曲的速率较快，能够实现快速抓取或捕获的效果。与此同时，可以通过第一组件较小角度的开合运动来获得较好的捕获效果，减小驱动行程，节省驱动装置体积。

为了更好地叙述上述结构的原理，请参照图4，将第一组件10和第二组件20的转动连接结构拆开的平面图，可选的实施例中，所述第一元件11包括第一侧边115和与之相邻的第一对接边117，两所述第一侧边115通过所述第一转动副111连接，所述第二元件21包括第二侧边215和与之相邻的第二对接边217，两所述第二侧边215通过所述第二转动副211连接，所述第一对接边117与所述第二对接边217转动连接。此处，其中一未连接的第一对接边117和第二对接边217形成的夹角为A₁，另一未连接的第一对接边117和第二对接边217形成的夹角为A₂，对该夹角A₁和A₂做角平分线，则第二侧边215与夹角A₁的角平分线之间的夹角为B₁，夹角A₂的角平分线与第二侧边215形成的夹角为B₂，当夹角A₁＝A₂，夹角B₁＝B₂，且夹角B₁与B₂的和不等于180°时，则会出现在面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂的结构，且当夹角B₁与B₂的和小于180°时，在面夹角θ₁不为0，会出现面夹角θ₁小于面夹角θ₂的结构，从而可以通过较小的驱动行程使得第二组件20快速展开实现弯折的抓取动作。当然，当夹角B₁与B₂的和大于180°时，在面夹角θ₁不为0，会出现面夹角θ₁大于面夹角θ₂的结构。

可以理解的，所述第一侧边115与第一对接边117形成的夹角为α₁，所述第二侧边215与第二对接边217形成的夹角为α₂，两所述第一元件11的α₁相等，两所述第二元件21的α₂也相等。该实施例中，因A₁＝A₂，夹角B₁＝B₂，故而A₁的一半等于A₂的一半，且α₁＝α₂，该结构的第一组件10与第二组件20可以在制作时两第一元件11与两第二元件21均相同，方便加工制作，提高生产效率，进一步降低生产成本。

可选的实施例中，两所述第一元件11的α₁之和大于等于180°，两所述第二元件21的α₂之和小于180°。本实施例中，当两第一元件11的α₁之和等于180°时，即，当两第一元件11在展开180°时，两第一对接边117在一条直线上，该结构进一步简化了第一元件11的加工，因夹角B₁与B₂的和不等于180°，此时，B₁与B₂的和为小于180°，故而两第二元件21的α₂之和也小于180°，该结构的第一组件10和第二组件20形成的自适应弯曲手爪100在第一组件10的面夹角展开较小时，第二组件20的面夹角的值较大，即可实现第二组件20的快速弯折抓取。此处，当两元件的面夹角θ不为0时，如果α₁大于α₂，则θ₁始终小于θ₂，反之亦然。

当然，于其他实施例中，两第一元件11的α₁之和也可以大于或小于180°，只需保证B1与B2的和为小于180°即可实现简化驱动，减小驱动行程和装置体积。

上述实施例中的第一元件11和第二元件21的投影均为四边形，从而使得自适应弯曲手爪100用于捕获或抓取的侧边形成连贯性的弧线或折线，使得自适应弯曲手爪100更加贴合物件表面，捕获或抓取更加稳定。可选的实施例中，第一元件11的形状和第二元件21的形状还可以是三角形，此时，请结合图3，O点和Q₁点之间、Q₁点和P₂点之间为直线段连接；当然，当第一元件11和第二元件21的形状为扇形，此时OQ₁'和的连线为弧线段。同时，于其他实施例中，第一侧边115与第一对接边117也可以不相邻设置，第二侧边215与第二对接边217也不相邻设置，即，沿图4中虚线进行切割后，形成的结构第一侧边115与第一对接边117通过直线段连接。

此外，本发明的自适应弯曲手爪可以通过两个或多个串并联使用，从而实现自适应手爪的功能，对物体进行自适应抓取，有效提高抓取效果。

请参照图5，在本发明的第二实施例中，还包括在所述第二转动副211的延伸方向的下游排列的第三组件30，所述第三组件30包括两通过第三转动副311连接的第三元件31，所述第三元件31与所述第二元件21对应转动连接，所述第三组件30具有在第三转动副311上远离第二组件20的第三端部313，所述第三端部313与第一端部113之间的距离随所述面夹角θ₁的增大而减小。

本实施例中，自适应弯曲手爪100还包括第三组件30，第三组件30包括通过第三转动副311连接的两第三元件31，两第三元件31转动实现两者的面夹角的增大或减小，使第三组件30也具有展开状态和合拢状态。此处，两第三元件31的形状与上述第一元件11和第二元件21的形状相适配，或者两第三元件31的形状为三角形，便于弯折形成尖钩状，从而提高抓取效率。两第三元件31的第三转动副311的结构参考上述第一转动副111的结构。第三转动副311位于第二转动副211的延伸下游，此处，第三转动副311与第二转动副211的端部对接，两第二元件21和两第三元件31对应转动连接，实现第二组件20与第三组件30的稳定连接结构，使得第一组件10、第二组件20以及第三组件30的面夹角具有同时增大或同时减小的趋势。同理的，第三组件30也具有在第三转动副311上远离第二组件20的第三端部313，在面夹角θ₁由0逐渐增大时，第一端部113与第三端部313的距离也逐渐减小，从而可以使得第二组件20和第三组件30相对于第一组件10均具有弯折勾起的抓取动作，从而抓取更加牢固。

具体地，请参照图6，图6为将面夹角θ₁为0的自适应弯曲手爪100在平行于第一元件11的表面的平面上进行投影时得到的平面图，与图3相比，增加了第三元件31，增加P₂P₃为第三转动副311的轴线，第一元件11与第二元件21通过P₁Q₁轴线处的转动结构连接，第二元件21与第三元件31通过P₂Q₂轴线处的转动结构连接。此时，第三组件30位于第二转动副211的轴线延伸方向的下游，OP₁、P₁P₂和P₂P₃不在一条直线上，P₁P₂和P₂P₃形成的夹角α₂小于180°，第一组件10、第二组件20以及第三组件30形成弯折结构，自适应弯曲手爪100整体呈现一定曲率的弯曲结构。在面夹角θ₁由0逐渐增大时，OP₃的距离逐渐减小。

此处，自适应弯曲手爪100包括第一组件10、第二组件20和第三组件30，可以使得其延伸尺寸较大，能够扩大抓取物件的尺寸范围；且第二组件20和第三组件30均可以发生弯折勾起的动作，与被捕获物体的接触面积进一步增大，提高抓取时的稳定性和力度，同时，可根据第一转动副111与第二转动副211的轴线夹角β₁和第二转动副211与第三转动副311的轴线夹角β₂的不同，使得自适应弯曲手爪100的整体曲率不同，能适应不同尺寸的物件，提高自适应性。

可选的实施例中，在所述第一组件10至所述第三组件30的方向上，当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁、面夹角θ₂以及两第三元件31的面夹角逐渐增大。

本实施例中，相比于第一实施例中的两个组件，增加了第三组件30，此处，设置在面夹角θ₁不为0时，面夹角θ₁、面夹角θ₂以及两第三元件31的面夹角逐渐增大，从而使得在第一组件10展开相同角度时，即面夹角θ₁相同，但是第三组件30的面夹角比面夹角θ₂还大，则第三组件30相对于第二组件20的弯折勾起动作更加迅速，能够实施较为灵敏的捕获动作，提高捕获效率，且有效节约驱动能；同时，自适应弯曲手爪100与捕获物件之间的接触面积更多，对物件的捕获稳定性更好。

可以理解的，为了实现上述结构，需要将第三元件31的第三侧边和第三对接边所形成的夹角，以及第三对接边与第二对接边217未连接时的夹角设置如上所述第一组件10和第二组件20的夹角关系相同，即夹角A₁＝A₂，夹角B₁＝B₂，且夹角B₁与B₂的和不等于180°，在此不做赘述。

可选的实施例中，在所述第一组件10至所述第三组件30的方向上，所述第一转动副111、第二转动副211、第三转动副311的轴线长度呈减小趋势。

本实施例中，可以先不考虑第一元件11与第二元件21对应转动连接的部位的尺寸，即不考虑P₁Q₁的长度，也不考虑第二元件21与第三元件31对应转动连接的部位的尺寸，即P₂Q₂的长度，且不考虑第一组件10与第二组件20形成的夹角β₁，第二组件20和第三组件30形成的夹角β₂，在第一组件10至第三组件30的方向上，第一转动副111、第二转动副211、第三转动副311的轴线长度呈减小趋势，也即OP₁、P₁P₂以及P₂P₃的长度逐渐减小，则该自适应弯曲手爪100的曲率半径呈减小趋势，曲率对应呈增大趋势。当面夹角θ₁由0逐渐增大时，第三组件30的曲率逐渐增大，第三转动副311的轴线长度越小，能够在逐渐弯曲中形成较小的曲率半径，从而可以捕获较小的物件，提高捕获精度，同时也能够对尺寸大的物件实施较为紧密的贴合，提高捕获稳定性。

且上述结构还可以结合P₁Q₁的长度和P₂Q₂的长度逐渐减小，能够进一步减小第三组件30围合形成的弧形的半径，进一步提高捕获精度。同时，用于贴合物件表面抓取的捕获面的连贯性越高，能够更加贴切于被捕获物件的外围，从而提高捕获稳定性。如此，则第一元件11、第二元件21以及第三元件31的面积也对应呈减小趋势，当在相同的驱动行程下，第一组件10的面夹角相同时，第三组件30可自适应抓取或缠绕的物件的尺寸能够相对较小，从而对于相同尺寸的物件的捕获力度更大。同时，由于面积较小的组件能够对物件的抵接压力更大，从而能够增加与物件之间的摩擦力，保证抓取或捕获时的力度、牢固性和稳定性，提高捕获效果。

本发明的第三实施例中，可选的实施例中，所述自适应弯曲手爪100还包括第四组件40、第五组件50和第六组件60，所述第四组件40、第五组件50和第六组件60在所述第三转动副311的轴线延伸方向的下游依次排列，所述第四组件40包括转动连接的两第四元件41，所述第五组件50包括转动连接的两第五元件51，所述第六组件60包括两转动连接的第六元件61，所述第四元件41、第五元件51、第六元件61两两之间对应转动连接。

本实施例中，第四组件40、第五组件50和第六组件60的结构与第一组件10的结构相类似，两第四元件41、两第五元件51和两第六元件61的转动连接参考上述第一转动副111的结构设置，同时第四组件40、第五组件50和第六组件60之间的两两连接方式如上述的第一组件10、第二组件20和第三组件30的两两连接方式相同，在此不做赘述。

此处，请参照图7，将自适应弯曲手爪100的组件增加了第七组件70和第八组件80，该第七组件70和第八组件80的结构参照上述第一组件10和第二组件20的结构和连接关系，在此不作赘述。同样设置在面夹角θ₁不为0时，同一组件中的两元件的面夹角均不相等，且在第一组件10至第八组件80的方向上，两元件的面夹角逐渐增大，进而在实施捕获的时候，位于末端的第八组件80能够更快展开到最大程度从而发生弯折，例如图中所示，在第一组件10的面夹角θ₁不超过90°时，位于末端的第八组件80的面夹角已经达到了180°，有效提高捕获效率和捕获灵敏度；并能够在达到同样弯折抓取效果时进一步减少驱动能，减少能耗。

同时，随着组件的增多，自适应弯曲手爪100的延伸长度进一步增大，当面夹角θ₁为0时，第八组件80就逐渐趋向第一组件10弯折，且当面夹角θ₁逐渐增大时，第六组件60就可以绕过捕获物件总体积的一半以上实施缠绕的捕获动作，相比于仅仅夹持物件的两侧的抓取动作，该缠绕更能增加捕获的稳定性和几率。

请参照图8和图9，可选的实施例中，当所述面夹角θ₁为0时，所述自适应弯曲手爪100呈螺旋状。

本实施例中，在上述实施例的基础上，当面夹角θ₁为0时，设置自适应弯曲手爪100呈螺旋状，此时，第一组件10至第八组件80中每两个组件进行叠合时并不是完全相同的，可以在第一组件10至第八组件80的方向上，两元件转动连接的转动副的轴线长度逐渐减小，和/或，连接一组件中的两元件的转动副的轴线之间的夹角逐渐减小。此时，每两个组件之间形成的曲率是变化的，是逐渐增大的，形成的自身曲率半径逐渐减小，能够自适应抓取尺寸较小的物件，并可以相对于抓取物件进行缠绕；也可以抓取尺寸较大的物件，更加贴附于物件的表面，提高抓取的牢固性。

此时，位于末端的第八组件80的面积较小，面积较小的元件形成的组件能够对物件的抵接压力更大，从而能够增加与物件之间的摩擦力，保证抓取或捕获时的力度、牢固性和稳定性，提高捕获效果。同时，在第一组件10的面夹角逐渐增大的过程中，自适应弯曲手爪100还可以实现对捕获物件的整体包围缠绕动作，即自适应弯曲手爪100实现了360°的封闭环状，能够对所需捕获的物件实现全方位的缠绕，避免出现使物件脱离的缺口，保证对物件捕获的稳定性，提高捕获效率。

当然，在本发明的其他实施例中，自适应弯曲手爪100还可以包括有第九组件·····第N组件，N为自然整数，可以根据实际需要进行设置，从而使得自适应弯曲手爪100实现了360°以上的缠绕动作，进一步提高对物件捕获的稳定性。例如，缠绕两圈时，自适应弯曲手爪100实现720°环状缠绕。

本发明还提出一种捕获设备(未图示)，该捕获设备包括上述任一实施例中的自适应弯曲手爪100，由于本实施例的捕获设备中的自适应弯曲手爪100的具体结构参照上述实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

可以理解的，该捕获设备中还包括有驱动自适应弯曲手爪100进行转动打开元件的结构，从而使得自适应弯曲手爪100的曲率发生变化从而发生勾起或缠绕的动作，捕获所需物件。该捕获设备可以用于捕获自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，AUV)，也可以用于无人机的停靠装置，或者其他需要稳固抓取的领域。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种自适应弯曲手爪，其特征在于，所述自适应弯曲手爪包括：

第一组件，所述第一组件包括两第一元件，两所述第一元件通过第一转动副连接，两所述第一元件的面夹角为θ₁；和；

第二组件，所述第二组件包括两第二元件，两所述第二元件通过第二转动副连接，两所述第二元件的面夹角为θ₂；

所述第二组件位于所述第一转动副的延伸下游，所述第一元件与第二元件相对应转动连接，以使所述面夹角θ₁和面夹角θ₂变化趋势相同；

所述第一组件具有在所述第一转动副上远离第二组件的第一端部，所述第二组件具有在所述第一转动副上远离所述第一组件的第二端部；所述第一端部与第二端部的距离随两所述面夹角θ₁的增大而减小；当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁大于或小于面夹角θ₂。

2.如权利要求1所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，所述面夹角θ₁等于0时，面夹角θ₂等于0。

3.如权利要求2所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，所述第一元件包括第一侧边和与之相邻的第一对接边，两所述第一侧边通过所述第一转动副连接，所述第二元件包括第二侧边和与之相邻的第二对接边，两所述第二侧边通过所述第二转动副连接，所述第一对接边与所述第二对接边转动连接；

所述第一侧边与第一对接边形成的夹角为α₁，所述第二侧边与第二对接边形成的夹角为α₂，两所述第一元件的α₁相等，两所述第二元件的α₂也相等。

4.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，两所述第一元件的α₁之和大于等于180°，两所述第二元件的α₂之和小于180°。

5.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，还包括在所述第二转动副的延伸方向的下游排列的第三组件，所述第三组件包括两通过第三转动副连接的第三元件，所述第三元件与所述第二元件对应转动连接，所述第三组件具有在第三转动副上远离第二组件的第三端部，所述第三端部与第一端部之间的距离随所述面夹角θ₁的增大而减小。

6.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，当所述面夹角θ₁不为0时，所述面夹角θ₁、面夹角θ₂以及两第三元件的面夹角逐渐增大。

7.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，所述第一转动副、第二转动副、第三转动副的轴线长度呈减小趋势。

8.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，所述自适应弯曲手爪还包括第四组件、第五组件和第六组件，所述第四组件、第五组件和第六组件在所述第三转动副的轴线延伸方向的下游依次排列，所述第四组件包括转动连接的两第四元件，所述第五组件包括转动连接的两第五元件，所述第六组件包括两转动连接的第六元件，所述第四元件、第五元件、第六元件两两之间对应转动连接。

9.如权利要求3所述的自适应弯曲手爪，其特征在于，当所述面夹角θ₁为0时，所述自适应弯曲手爪呈螺旋状。

10.一种捕获设备，其特征在于，所述捕获设备包括如权利要求1至9中任一项所述的自适应弯曲手爪。

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