CN113104576A - 一种软体气爪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软体气爪，包括上固定盘，下固定盘，连接支架，夹指安装支架，双层内外压缩气囊，柔性三节点夹指，上固定盘、下固定盘分别安装在双层内外压缩气囊顶部和底端，连接支架连接上固定盘，与夹指安装支架连接，夹指安装支架连接下固定盘。柔性三节点夹指安装在夹指安装支架上。软体气爪全部采用气泵作为动力来源，有三只柔性三节点夹指，软体气爪成本低，有良好的抓取力。

Description

一种软体气爪

技术领域

本发明涉及机械手技术领域，更具体地说，涉及一种软体气爪。

背景技术

机械手是指能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

现有的机械手大多数都以刚性材料为主，电机驱动，结构复杂，价格昂贵。

应用软材料设计制造的软体抓手容易起量。软体手应用柔性材质可达成变形的效果，能够自适应地包覆住目标物体，而无需预先知道其准确的形状和尺寸，有望解决异形、易损物品大规模自动化生产问题。而且通过食品药品安全认证后，在食品、药品分拣等场景都可以使用。

多指柔性机械手是未来趋势。作为接近人手的产品，拥有更多的自由度，更能适应复杂的环境，可完成多任务，通用性极强，能够实现多种构态间的灵活变换，具有捏、夹、握等多样化的抓持与操作能力，大大超越了传统多指刚性机器手的功能范围。

发明内容

本发明的目的是提供一种软体气爪，以达到上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种软体气爪，包括上固定盘，连接支架,双层内外压缩气囊,下固定盘,突出连接支架，吸盘，夹指安装支架，柔性三节点夹指，可拆卸小型空气枪，上固定盘和下固定盘分别安装在双层内外压缩气囊的顶部和底部；上固定盘与连接支架的上方连接，连接支架的下方通过转动销钉连接有三个夹指安装支架；夹指安装支架还分别与突出连接支架通过转动销钉连接，突出连接支架安装在下固定盘底部；双层内外压缩气囊由外部压缩气囊和内部压缩气囊构成；外部压缩气囊和内部压缩气囊上方分别设置有导气管，所述导气管分别连接气泵一和气泵二；内部压缩气囊底部中心设置有通气口，通气口连接有吸盘；三个夹指安装支架上分别安装有柔性三节点夹指，柔性三节点夹指为采用合成橡胶材料制成的中空密闭结构，柔性三节点夹指均连接有导气气管，所述导气气管外接同一气泵三，柔性三节点夹指末端分别连接有可拆卸小型空气枪，可拆卸小型空气枪外接气泵四。

通过采用上述技术方案，双层内外压缩气囊连接不同的气泵，工作时外部压缩气囊控制软体手爪的抓取动作，内部压缩气囊可控制底部吸盘的吸取动作；且内部压缩气囊充气扩展，外部压缩气囊吸气收缩，当内部压缩气囊充气扩展后，外部压缩气囊的收缩过程被阻碍减缓直至软体手爪达到目标动作，此时内外气囊的正负压使软体手爪达到所需钢体强度的效果，另外，采用三爪形式，可达到最大的实用效果，同时因为连接支架和突出连接支架都安装在上下固定盘的滑槽内，可通过气泵控制其做环形滑动，连接支架和突出连接支架又通过夹指安装支架固定，所以手爪夹指就可以实现环形滑动。

优选的，上固定盘底部设置有滑槽，连接支架顶部有突出滑块，突出滑块通过上固定盘底部滑槽与上固定盘实现滑动连接。

通过采用上述技术方案，实现连接支架与上固定盘的活动连接。

优选的，下固定盘底部设置有滑槽，突出连接支架顶部有突出滑块，可通过下固定盘底部滑槽与下固定盘实现滑动连接。

通过采用上述技术方案，实现突出连接支架与下固定盘的活动连接。

优选的，柔性三节点夹指设置有三个外部可弯曲节点，内部设置有特制环形通气槽，环形通气槽表面设置有若干内部通气槽凹坑。

通过采用上述技术方案，曲线形通气槽方便柔性三节点夹指在充气后实现弯曲，曲线形通气槽表面的内部通气槽凹坑可在充气后柔性三节点夹指弯曲时形成气泡状突出，起固定夹指弯曲度和增加夹指抓取力作用。

优选的，柔性三节点夹指装置采用合成橡胶材料制成。

通过采用上述技术方案，通过对其内部充气增压使产生不同程度的弯曲、扭转，以灵活改变自身形状，实现各种动作。

优选的，柔性三节点夹指装置表面设置有柔性摩擦垫层。

通过采用上述技术方案，用于增大柔性三节点夹指装置在夹取物品时的摩擦力，从而增强物品抓取稳定度。

作为本发明进一步的方案：上固定盘和下固定盘上的滑槽均采用内宽外窄结构设置，连接支架顶部和突出连接支架顶部的突出滑块均采用内窄外宽结构设置。

作为本发明进一步的方案：双层内外压缩气囊采用外部压缩气囊包裹内部压缩气囊的形式。外部压缩气囊通过导气管连接气泵一，内部压缩气囊通过导气管连接气泵二。内部压缩气囊底部设置一通气口连接一吸盘。

与现有技术相比，本发明全部采用气泵作为动力源，减少了能源的消耗，提高了手爪的反应时间；本发明驱动装置选择内外双层压缩气囊，内部气囊和外部气囊连接不同的气泵，在手爪抓取物品，需要一定的刚度支撑时，可以使内部气囊充气膨胀，外部气囊吸气收缩，内部气囊即可为手爪提供所需的刚度要求，这使软体手爪可以在不同的刚度要求下工作；本发明采用柔性材料做夹指，通过设计夹指内部特制通气槽，方便可拆卸小型空气枪通气后软体夹指的弯曲，同时在柔性三节点夹指的关节弯曲处，内部通气槽有特制节点，可在通气后柔性三节点夹指弯曲时形成气泡状突出，起固定夹指弯曲度和增加夹指抓取力作用，来达到柔性夹指的灵活弯曲和强大的抓取力。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为实施例1中双层内外压缩气囊剖视结构示意图。

图3为实施例1中柔性三节点夹指的结构示意图。

图中：1-上固定盘，2-连接支架，3-双层内外压缩气囊，31-外部压缩气囊，32-内部压缩气囊，4-下固定盘，5-突出连接支架，6-吸盘，7-夹指安装支架，8-柔性三节点夹指，81-外部可弯曲节点，82-内部通气槽凹坑一，83-内部通气槽凹坑二，84-内部通气槽凹坑三，85-内部通气槽凹坑四，86-内部通气槽凹坑五，9-可拆卸小型空气枪。

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。

实施例1

参考附图1-3，本发明实施例中，一种软体气爪，包括上固定盘1，连接支架2,双层内外压缩气囊3,下固定盘4,突出连接支架5，吸盘6，夹指安装支架7，柔性三节点夹指8，可拆卸小型空气枪9。

上固定盘1和下固定盘4分别安装在双层内外压缩气囊3的顶部和底部；上固定盘1与连接支架2的上方连接，连接支架2的下方均匀转动销钉连接有三个夹指安装支架 7；夹指安装支架7还分别与突出连接支架5通过转动销钉连接，突出连接支架5安装在下固定盘4底部；双层内外压缩气囊3由外部压缩气囊31和内部压缩气囊32构成；外部压缩气囊31和内部压缩气囊32上方分别设置有导气管，所述导气管分别连接气泵一和气泵二；内部压缩气囊32底部中心设置有通气口，通气口连接有吸盘6；三个夹指安装支架7上分别安装有柔性三节点夹指8，柔性三节点夹指8为采用柔性材料制成的中空密闭结构，柔性三节点夹指8均连接有导气气管，所述导气气管外接通气泵三，柔性三节点夹指8末端分别连接有可拆卸小型空气枪9，可拆卸小型空气枪9外接气泵四。

通过以上设置的一种软体气爪在具体工作过程中，双层内外压缩气囊3外接充气泵，在需要抓起物品时，充气泵一外部压缩气囊31吸气压缩，充气泵二控制内部压缩气囊32充气膨胀，外部压缩气囊31刚开始快速压缩，使突出下固定盘4带动连接支架5上升，从而带动夹指安装支架7发生转动，外部压缩气囊31压缩的同时内部压缩气囊32 膨胀的作用是达到控制夹指安装支架7的转动速度，并且使软体手爪在抓取物品时达到所需要的刚度要求。

在具体应用实施例中，柔性三节点夹指8外部设置有三个外部可弯曲节点81，柔性三节点夹指8内部设置有曲线形通气槽，曲线形通气槽表面设置有若干内部通气槽凹坑。曲线形通气槽方便柔性三节点夹指8在充气后实现弯曲，曲线形通气槽表面的内部通气槽凹坑可在充气后，柔性三节点夹指8弯曲时形成气泡状突出，起固定夹指弯曲度和增加夹指抓取力作用。柔性三节点夹指8类似于人的手指，可弯曲的节点类似3个“关节”，可通过气泵三控制弯曲。柔性三节点夹指8的底层较厚，“关节”处较薄，气泵三充入气体时关节处更容易发生弯曲，通过充气增压使产生不同程度的弯曲、扭转。

与此同时，外接气泵三工作对柔性三节点夹指8充气，使柔性三节点夹指8弯曲，在柔性三节点夹指8充气的时候，外部可弯曲节点81因为气体的充入膨胀弯曲，同时外部可弯曲节点81处的内部通气槽凹坑也因为气体的充入开始膨胀突起。为方便描述各个内部通气槽凹坑工作之原理，故将外部可弯曲节点81处不同位置的内部通气槽凹坑分别进行编号，对应附图3将其编号为82-86，如附图3所示，内部通气槽凹坑为连通于柔性三节点夹指8的凸点结构。

刚开始，内部通气槽凹坑二83和内部通气槽凹坑三84因为柔性三节点夹指8的弯曲先突起，两个突起点相对起到对柔性三节点夹指8的固定作用，在后面的充气过程中，内部通气槽凹坑一82和内部通气槽凹坑四85也开始突起，起到对柔性三节点夹指8的弯曲程度的分级控制作用。柔性三节点夹指8的其他内部通气槽凹坑工作原理亦如上所述。在这个过程中，内部通气槽凹坑五86也会突起，内部通气槽凹坑五86突起面为抓取接触物品面，起增加抓取力的作用，这些过程全部是在极短时间内完成的。柔性三节点夹指8的内部通气槽凹坑形成的突起控制使软体手爪达到可稳定抓取物品的程度。充气泵二也可直接控制内部压缩气囊32压缩，内部压缩气囊32控制吸盘6，达到对物品的吸取。可拆卸小型空气枪9用于需要对抓取物品清洗外表面使用，气泵四启动可拆卸小型空气枪9做到对抓取物品的外表面清洗。

在具体应用实施例中，上固定盘1底部设置有滑槽，连接支架2顶部有突出滑块，连接支架2通过突出滑块与滑槽配合，实现与上固定盘1实现滑动连接。

在具体应用实施例中，下固定盘4底部设置有滑槽，突出连接支架5顶部有突出滑块，突出连接支架5可通过下固定盘4底部滑槽与下固定盘4实现滑动连接。

在具体应用实施例中，上固定盘1和下固定盘4上的滑槽均采用内宽外窄结构设置，连接支架2顶部和突出连接支架5顶部的突出滑块均采用内窄外宽结构设置，滑块配合连接于滑槽中。

在具体应用实施例中，柔性三节点夹指8采用合成橡胶材料制成。

在具体应用实施例中，柔性三节点夹指8表面设置有柔性摩擦垫层，使增大柔性三节点夹指装置8在夹取物品时的摩擦力，从而增强物品抓取稳定度。

在具体应用实施例中，如图2所示，外部压缩气囊31与内部压缩气囊32底部不相连，外部压缩气囊31与内部压缩气囊32顶部均设置有导气管。外部压缩气囊31控制柔性三节点夹指8的整体动作，内部压缩气囊32控制吸盘6的动作，外部压缩气囊31 与内部压缩气囊32采用波纹管结构嵌套，具有两个独立腔室。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种软体气爪，包括上固定盘(1)，连接支架(2),双层内外压缩气囊(3),下固定盘(4),突出连接支架(5)，吸盘(6)，夹指安装支架(7)，柔性三节点夹指(8)，可拆卸小型空气枪(9)；上固定盘(1)和下固定盘(4)分别安装在双层内外压缩气囊(3)的顶部和底部；上固定盘(1)与连接支架(2)的上方连接，连接支架(2)的下方通过转动销钉连接有三个夹指安装支架(7)；夹指安装支架(7)还分别通过转动销钉与突出连接支架(5)连接，突出连接支架(5)安装在下固定盘(4)底部；双层内外压缩气囊(3)由外部压缩气囊(31)和内部压缩气囊(32)构成；外部压缩气囊(31)和内部压缩气囊(32)上方分别设置有导气管，所述外部压缩气囊(31)导气管连接气泵一，内部压缩气囊(32)导气管连接气泵二；内部压缩气囊(32)底部中心设置有通气口，通气口连接有吸盘(5)；三个夹指安装支架(7)上分别安装有柔性三节点夹指(8)，柔性三节点夹指(8)为采用柔性材料制成的中空密闭结构，柔性三节点夹指(8)均连接有导气气管，所述导气气管外接同一个气泵三，柔性三节点夹指(8)末端分别连接有可拆卸小型空气枪(9)，可拆卸小型空气枪(9)外接气泵四。

2.根据权利要求1的软体气爪，其特征在于：上固定盘(1)底部设置有滑槽，连接支架(2)顶部有突出滑块，突出滑块通过上固定盘(1)底部滑槽与上固定盘(1)实现滑动连接。

3.根据权利要求1的软体气爪，其特征在于：下固定盘(4)底部设置有滑槽，突出连接支架(5)顶部有突出，可通过下固定盘(4)底部滑槽与下固定盘(4)实现滑动连接。

4.根据权利要求1的软体气爪，其特征在于：柔性三节点夹指(8)设置有三个外部可弯曲节点(81)，内部设置有特制环形通气槽，环形通气槽表面设置有若干内部通气槽凹坑。

5.根据权利要求1-4任一的软体气爪，其特征在于：柔性三节点夹指(8)采用合成橡胶材料制成。

6.根据权利要求1-4任一的软体气爪，其特征在于：柔性三节点夹指(8)表面设置有柔性摩擦垫层。

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