CN112976029B

CN112976029B - 一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手

Info

Publication number: CN112976029B
Application number: CN202110264172.XA
Authority: CN
Inventors: 张保华; 赖霜; 周俊; 武继涛; 张金涛
Original assignee: Nanjing Agricultural University
Current assignee: Nanjing Agricultural University
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2021-11-16
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: CN112976029A

Abstract

本发明涉及一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，包括连接座、主腔室和爪指，所述连接座为中空圆台形，其下端为开敞，其上端面上设有贯通的充气孔；所述主腔室为中空圆鼓形，其上端为开敞，并与所述连接座的下端相连；该主腔室的周边设有多个内外贯通的连接孔；所述爪指为多个，均为气动网络型；该爪指为中空，其前端为斜锲形，其后端与所述连接孔相连通；所述充气孔通过气管与所述连接孔相连接；还包括柔性覆膜；该覆膜为圆盘形，其顶面的中心与所述主腔室的底部相连；所述覆膜内设有多个电极。本发明有效增大夹持力，且可以均分目标物体所受夹持力，降低其受损风险；同时，还具有多种抓取模式，增大夹持范围，可充分满足使用需求。

Description

一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手

技术领域

本发明涉及一种机械结构，尤其是一种机械手，具体的说是一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手。

背景技术

随着科技的发展，静电粘附技术已大量应用于机械手中。目前，此类机械手大都是直接利用薄的柔性电极片作为手指。但是，此类机械手的存在明显的缺点：仅由静电粘附提供的夹持力不够大，尤其是作用于不同介电常数和不同表面性能的目标物体时，产生的静电粘附效果差异较大，使得夹持性能不够稳定。另外，由于残留电荷的问题，常常需要外加力才能克服残余电粘附力而快速脱离，造成资源浪费。

因此，需要加以改进，使其更好的满足市场需求。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，不仅可以有效增大夹持力，而且，还可以均分目标物体所受夹持力，降低其受损风险；同时，还具有多种抓取模式，充分满足使用需求。

本发明的技术方案是：

一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，包括连接座、主腔室和爪指，所述连接座为中空圆台形，其下端为开敞，其上端面上设有贯通的充气孔；所述主腔室为中空圆鼓形，其上端为开敞，并与所述连接座的下端相连；该主腔室的周边设有多个内外贯通的连接孔；所述爪指为多个，均为气动网络型，均布于所述主腔室周边；该爪指为中空，其前端为斜锲形，其后端与所述连接孔相连通；所述充气孔通过气管与所述连接孔相连接；所述连接孔和爪指的数量相同；还包括柔性覆膜；该覆膜为圆盘形，其顶面的中心与所述主腔室的底部相连；各所述爪指的底面分别与所述覆膜的顶面相连；所述覆膜内设有多个电极；该电极均布于各所述爪指之间，并与外部供电装置电性相连。

进一步的，所述爪指为六个；所述充气孔为三个；所述气管为倒Y形；每根所述气管分别连通一个充气孔和两个相对设置的爪指。

进一步的，所述充气孔围绕所述连接座的中心均匀设置。

进一步的，所述覆膜由弹性体橡胶制成，其半径小于所述爪指的长度。

进一步的，所述电极由银浆制成，能够拉伸。

本发明的有益效果：

本发明设计合理，结构简单，操控方便，可在利用静电粘附的基础上，有效增大夹持力，而且，还可以均分目标物体所受夹持力，降低其受损风险；同时，还具有多种抓取模式，增大夹持范围，且动作灵活，可充分满足使用需求。

附图说明

图1是本发明的主视图、俯视图和仰视图。

图2是本发明的爆炸示意图。

其中：1-充气孔；2-安装孔；3-连接座；4-气管；5-主腔室；6-爪指；7-连接孔；8-覆膜；9-电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1和2所示。

一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，包括连接座3、主腔室5、爪指6和覆膜8。

所述连接座3为中空圆台形，可由金属或塑料制成，其下端为开敞，其上端面上设有贯通的充气孔1，可与外部气阀相连，进行充气或抽气操作。该充气孔1为三个，并围绕所述连接座3的中心均匀设置，方便生产和安装。

所述主腔室5为中空圆鼓形，可由橡胶制成，其上端为开敞，并与所述连接座3的下端相连。该主腔室5的下端周边设有多个内外贯通的连接孔7。

所述爪指6为多个，例如为六个。每个所述爪指6为气动网络型，即，该爪指6的整体为圆弧形长条状，中空，其顶面呈锯齿状凸起。该爪指6由软质的橡胶制成，使其能够弯曲。同时，所述凸起部分的壁厚小于该爪指6的其他部分的壁厚，因而，当该爪指6内部气压增大时，可使所述凸起部分首先发生膨胀变形，使所述爪指的底面向内弯曲，实现抓握等动作。

所述爪指6的前端为斜锲形，可方便其拿捏细小物件。该爪指6的后端与所述连接孔7相连通，并通过气管4将所述充气孔1与所述连接孔7相连接，将外部气体经由所述充气孔1和气管4后注入所述爪指6内。所述连接孔7和爪指6的数量相同，一一对应，且均布于所述主腔室5下端的周边，使各所述爪指6之间的角度为60°。所述气管4均为倒Y形，置于所述连接座3和主腔室5内。每根所述气管4分别连通一个充气孔1和两个相对设置的爪指6，以便精准的控制两个爪指对捏，以便抓取细小物件。生产时，可将所述爪指6和主腔室5制成一体式，使其连接更加牢固。

所述覆膜8为圆盘形，由弹性体橡胶制成，能够柔性弯曲。该覆膜8的顶面的中心与所述主腔室5的底部相连，其顶面与各所述爪指6的底面相连，使其整体呈章鱼的样子。所述覆膜8内设有多个电极9。该电极9均布于各所述爪指6之间，并与外部供电装置电性相连，可在通电状态下，产生静电吸附力。所述电极9由银浆制成，其拉伸比约为220%。该电极9呈梳子状，两个为一组。每组的两个电极交叉放置，呈插指状，并使各个梳齿之间保持一定的间距。每两个相邻的爪指6之间设置一组电极9，可确保其产生的均匀而充分的静电粘附效果。

进一步的，所述覆膜8的半径小于所述爪指6的长度，使所述爪指的前端置于所述覆膜8之外，方便其实现拿捏动作。

所述连接座3的顶面上设有若干安装孔2，便于其与机器人等设备相连接。

本发明的工作过程为：

当工作于包覆式抓取模式时，同时打开三个充气孔对应的气阀，对爪指进行充气，使六个爪指同时同速向内弯曲，并带动柔性覆膜向内收缩。当爪指与物体接触后延时0.5s停止充气，然后打开高压电源，为电极通电，使所述覆膜产生电粘附力，与物体充分贴合。同时，可均分施加的夹持力，避免物件被夹坏，实现对目标物体的无损可靠抓取。脱离时，首先关闭高压电源，去掉施加的电粘附力。然后，打开气阀，通过充气孔向爪指内抽气，使六个爪指同时同速向外弯曲，克服残余电粘附力，实现快速脱离。

当工作于捏夹模式时，只打开一个气孔对应的气阀，则使对应的一对相对爪指同时同速向内弯曲，从而产生捏取的姿势，以利用指尖对精细的物体进行抓取。脱离时，则只需向该气孔抽气，使两根爪指向外弯曲进行脱离。整个抓取过程不需要电粘附力作用。

当工作于平摊模式时，首先同时打开三个气孔气阀向爪指抽气，使各爪指向外弯曲。当六个爪指同处一个平面时，关闭气阀，停止抽气。此时，覆膜基本处于平整状态。然后，打开高压电源，为覆膜提供电粘附力，则可以实现对平面物体的粘附抓取。

本发明通过在爪指上安装柔性覆膜，并在覆膜中设置可拉伸电极，有效提高了抓取的自适应性，并通过覆膜的均分受力，提高了抓取的无损性。另外，仿章鱼的结构设计使本发明的抓取方式更多，适用范围更广，操作更加灵活，充分实现夹持的无损性和稳定性。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，包括连接座、主腔室和爪指，其特征是，所述连接座为中空圆台形，其下端为开敞，其上端面上设有贯通的充气孔；所述主腔室为中空圆鼓形，其上端为开敞，并与所述连接座的下端相连；该主腔室的周边设有多个内外贯通的连接孔；所述爪指为多个，均为气动网络型，均布于所述主腔室周边；该爪指为中空，其前端为斜锲形，其后端与所述连接孔相连通；所述充气孔通过气管与所述连接孔相连接；所述连接孔和爪指的数量相同；还包括柔性覆膜；该覆膜为圆盘形，其顶面的中心与所述主腔室的底部相连；各所述爪指的底面分别与所述覆膜的顶面相连；所述覆膜内设有多个电极；该电极均布于各所述爪指之间，并与外部供电装置电性相连；所述覆膜由弹性体橡胶制成，其半径小于所述爪指的长度；所述电极由银浆制成，能够拉伸。

2.根据权利要求1所述的软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，其特征是，所述爪指为六个；所述充气孔为三个；所述气管为倒Y形；每根所述气管分别连通一个充气孔和两个相对设置的爪指。

3.根据权利要求1所述的软静电粘附包覆式仿生章鱼机械手，其特征是，所述充气孔围绕所述连接座的中心均匀设置。