CN114083557B - 一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置。SMP复合材料抓手安装在SMP复合材料抓手安装架底部，SMP复合材料抓手安装架顶部固定安装有拉伸滑轨槽支撑件，拉伸滑轨槽支撑件通过连接件固定连接上方旋转单元支撑型材；SMP复合材料抓手为由SMP复合材料自身围成的结构；拉伸滑轨槽支撑件和SMP复合材料抓手安装架经多根连杆后与SMP复合材料抓手的末端连接。本发明使用的复合材料参考了蛇鳞的结构，通过形状记忆聚合物SMP和橡胶的结合，使得装置既具有SMP记忆变形的特点，同时具有良好的拉伸、承载能力和很大的变刚度能力，使得该装置可适应各种形状的物体，且可以安全有效的储存被抓取的物体。

Description

一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置

技术领域

本发明涉及了一种抓取装置，具体涉及一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置。

背景技术

软体机械手由于使用的材料具有可变形性，柔顺性，因此具有了高灵活性、复杂环境适应性和安全人机交互性等特点，收到了国内外学者的广泛研究，在医疗卫生，康复治疗，太空、深海探测等领域具有良好的应用前景。虽然软体机械手具有各种优良的性能，但仍然存在驱动力较小，承载能力较弱，材料变形单一，缺乏精确地动力学模型，无法精确控制等问题。这些问题很大程度上影响了软体机械手在各方面的应用。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，装置具有良好的承载能力和形变能力，装置本身拥有储存物料的功能，以及通过改变自身机械手的形状以适应各种形状物体的特点。

本发明采用的技术方案是：

本发明装置包括SMP复合材料抓手、旋转单元支撑型材、拉伸滑轨槽支撑件和SMP复合材料抓手安装架；

SMP复合材料抓手通过销钉安装在SMP复合材料抓手安装架底部，SMP复合材料抓手安装架顶部固定安装有拉伸滑轨槽支撑件，拉伸滑轨槽支撑件通过连接件固定连接上方旋转单元支撑型材；

SMP复合材料抓手为由仿蛇鳞结构的SMP复合材料自身围成的结构；

拉伸滑轨槽支撑件和SMP复合材料抓手安装架经多根刚性的连杆后与SMP复合材料抓手的末端连接。

所述的SMP复合材料主要由SMP复合材料单元周期阵列排布构成方形平面结构，每个SMP复合材料单元包括一个橡胶片以及连接在橡胶片周围的多条条状的SMP连接段，相邻两个SMP复合材料单元之间通过各自的SMP连接段相连接，使得相邻两个SMP复合材料单元之间的SMP连接段连接形成V形。

所述的橡胶片为正六边形，每个橡胶片的每条边均通过一个SMP连接段I或SMP连接段II的两端分别连接到与之相邻的橡胶片的一条边，各个SMP连接段之间不交叉；行方向上相邻两个SMP复合材料单元之间通过各自的两条SMP相连接，列方向上相邻两个SMP复合材料单元之间通过各自的一条SMP连接段相连接。

若橡胶片其中两条平行的边作为上下边，且平行于SMP复合材料的上下两边，则上下相邻的橡胶片对应的边为上侧橡胶片的下边和下方橡胶片的上边，对应的两条边之间通过SMP连接段I相连接，且每个橡胶片上下两边连接的SMP连接段I形成的V型口朝相反方向布置；左右相邻的橡胶片对应的边为左侧橡胶片的右侧上边和右侧橡胶片的左侧上边，以及左侧橡胶片的右侧下边和右侧橡胶片的左侧下边，对应的两条边之间通过SMP连接段II相连接，且左右相邻的橡胶片之间连接的SMP连接段II形成的V型口相对朝向布置。

所述的SMP复合材料抓手通过圆筒状辅助模具制成；对通过双喷头D打印机打印得到的SMP复合材料进行整体加热，待SMP复合材料软化后，将SMP复合材料贴合辅助模具外侧面，然后将SMP复合材料冷却硬化，将辅助模具移除，得到SMP复合材料抓手。

待需要抓取物体时，对未变形SMP复合材料抓手的不同部位加热拉伸，使得未变形SMP复合材料抓手变形拉伸形成SMP复合材料抓手III进而抓取物体；抓取到物体后，通过将SMP复合材料抓手III冷却硬化形成SMP复合材料抓手IV，将物体储存起来。

所述的橡胶片一表面压接在各自连接的每一个SMP连接段之上使得橡胶片和SMP连接段连接，且将橡胶片另一表面用于接触被抓物体，作为SMP复合材料抓手的抓手内侧面；硬质的橡胶片作为SMP复合材料抓手的凸起结构，不仅可以保护SMP连接段，避免其在抓取物体时被尖锐物体划伤，同时也可以很好地贴合被抓取物体，并提升SMP复合材料抓手的承载能力。

所述的SMP复合材料抓手为导电材料，导电加热后软化变形；SMP复合材料抓手通过多条绝缘带将自身自上而下间隔均分为多节，每节SMP复合材料抓手在自身的对称位置处分别引出一个电极，所有电极均连接外部电路；每节SMP复合材料抓手可分别通电加热，改变不同通电区域的刚性度。

SMP复合材料抓手在刚度恢复冷却的过程中为平缓的变化，可以储存被抓取的物体并保护被抓取以及储存的物体。

所述的拉伸滑轨槽支撑件内顶部固定安装有上连杆支撑件，多根连杆I的上端沿周向均匀间隔铰接在上连杆支撑件上部周围，多根连杆I的下端越过SMP复合材料抓手外侧面朝下连接至SMP复合材料抓手末端，并也沿周向均匀间隔连接在SMP复合材料抓手末端周围；

上连杆支撑件的底部通过滑轮安装块安装有上滑轮；

SMP复合材料抓手安装架的外顶面安装有一个下连杆支撑件，多根连杆II的下端沿周向均匀间隔铰接在下连杆支撑件下部周围，多根连杆II的上端连接至各自的一根连杆I；

连杆I的上部相同位置处开设有沿连杆I杆长方向的拉伸滑轨槽，每个连杆II的上端通过销轴嵌装入至自身所连接的一根连杆I的拉伸滑轨槽中并沿拉伸滑轨槽移动；

下连杆支撑件顶部也通过滑轮安装块安装有下滑轮，上滑轮和下滑轮之间通过驱动线传动连接；具体地，驱动线一端卷绕并固定系在上滑轮上，另一端卷绕并固定系在下滑轮上。

具体实施中，拉伸滑轨槽两侧槽壁开设条形通槽，销轴上设有凸出连接结构，销轴的凸出连接结构能够活动穿设过拉伸滑轨槽槽侧面开设的条形通槽安装并沿该条形通槽滑动，拉伸滑轨槽上销轴的凸出连接结构所在的槽侧面的顶部设有凸出连接结构，销轴的凸出连接结构穿过条形通槽后和拉伸滑轨槽的凸出连接结构通过弹簧连接。

所述的拉伸滑轨槽支撑件和SMP复合材料抓手安装架之间安装有电机支撑件，电机支撑件的上端和下端分别固定在拉伸滑轨槽支撑件和SMP复合材料抓手安装架上；电机支撑件上安装有电机，电机的输出轴通过联轴器与上滑轮的转轴同步相连；

驱动电机工作带动上滑轮转动，经驱动线带动下滑轮向上/向下移动，使得连杆II上端的销轴在连杆I的拉伸滑轨槽中滑动，并向上支撑/向下拉动连杆I，使得多根连杆I撑开/合拢进而拉动/放松SMP复合材料抓手进行抓取动作。

装置抓取过程中，电机支撑件上的电机正转可以使得驱动线收起；当电机支撑件上的电机反转时，驱动线松弛，弹簧在连杆I和连杆II移动过程中始终保持两者间的拉紧，使得连杆I的下端随着电机支撑件上的电机的反转而逐渐向下收拢，避免了连杆I的随意摆动。

所述的旋转单元支撑型材的一侧安装有电机安装板，电机安装板上安装有电机，电机正下方的旋转单元支撑型材底部安装有同步带轮I，电机的输出轴与同步带轮I的转轴同步连接；

旋转单元支撑型材底部还安装有同步带轮II，同步带轮I和同步带轮II通过同步带传动连接；

旋转单元支撑型材上还安装有多个沿竖直方向布置的带座轴承，带座轴承位于同步带轮II的正上方，同步带轮II的转轴向上穿过带座轴承的中心，同步带轮II的转轴的上端通过拧紧螺钉与端盖固定连接，端盖盖于最上方的带座轴承的顶部轴承孔上；端盖的直径大于最上方的带座轴承的顶部中心的轴承孔径。

所述的同步带轮II的中心连接旋转单元支撑型材下方的连接件；

旋转单元支撑型材上的电机驱动同步带轮I转动，带动同步带轮II转动，进而使得连接件带动整个下方的装置旋转，旋转的装置在抓取物体时能够更好的抓取和释放物体。

本发明的有益效果是：

1、本发明使用的机械手材料为SMP(Shape Memory Ploymer)与橡胶的复合材料，结合形状记忆聚合物的特性以及仿蛇鳞结构使得该材料在具有SMP形状记忆的特点的同时，有着优良的径向及轴向拉伸性能，因此具备很强的开口能力，从而扩大和储备可被抓物体的尺寸形状。

2、本发明使用直流电机的正反转实现连杆的收缩与张开动作，从而实现机械手的张开和关闭，结合形状记忆聚合物变刚度的性能实现物体的抓、储、放为一体，使机械手具备更多的功能以及实用性。

3、本发明使用的机械手采用刚软结合的设计，使物体在无论抓取还是释放时皆有不错的可承受载荷的能力。

4、本发明设计使用直流电机的旋转实现机械手在抓取过程中具有轴向旋转运动，旋转的机械手更有助于抓取物体。

5、本发明设计使用的机械手材料在变刚度恢复冷却的过程中为平缓的变化，可以保护被抓取以及储存的物体。

6、本发明设计使用的机械手整体为导体，而其中又有多条绝缘带。绝缘带将机械手在轴向方向上分成了多个区域。因此可以通过对不同区域进行通电，以实现区域性加热的目的。

附图说明

图1是本发明SMP复合材料单元结构图；

图2是本发明SMP复合材料整体结构图；

图3是本发明SMP复合材料机械手制作方式示意图；

图4是本发明装置总体结构示意图；

图5是本发明装置旋转单元结构示意图；

图6是本发明装置拉伸滑轨槽结构示意图；

图7是本发明装置拉伸后结构示意图；

图8是本发明装置储存物体时的结构示意图

图中：1、SMP连接段I，2、SMP连接段II，3、橡胶片，4、SMP复合材料单元，5、SMP复合材料抓手I，6、辅助模具，7、旋转单元支撑型材，8、拉伸滑轨槽支撑件，9、连接件，10、电机支撑件，11、销钉，12、SMP复合材料抓手安装架，13、SMP复合材料抓手II，14、电机，15、电机安装板，16、SMP复合材料抓手IV，17、同步带轮I，18、同步带，19、同步带轮II，20、转轴，21、带座轴承，22、端盖，23、拧紧螺钉，24、拉伸滑轨槽，25、连杆I，26、上连杆支撑件，27、滑轮安装块，28、上滑轮，29、驱动线，30、弹簧，31、销轴，32、连杆II，33、SMP复合材料抓手III，34、联轴器，35、转轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，SMP复合材料抓手5、13、16、33为由仿蛇鳞结构的SMP复合材料自身围成的结构。SMP复合材料主要由SMP复合材料单元4周期阵列排布构成方形平面结构，每个SMP复合材料单元4包括一个橡胶片3以及连接在橡胶片3周围的多条条状的SMP连接段1、2，相邻两个SMP复合材料单元4之间通过各自的SMP连接段1、2相连接，使得相邻两个SMP复合材料单元4之间的SMP连接段1、2连接形成V形。

橡胶片3为正六边形，每个橡胶片3的每条边均通过一个SMP连接段I1或SMP连接段II2的两端分别连接到与之相邻的橡胶片3的一条边，各个SMP连接段1、2之间不交叉；行方向上相邻两个SMP复合材料单元4之间通过各自的两条SMP1、2相连接，列方向上相邻两个SMP复合材料单元4之间通过各自的一条SMP连接段1、2相连接。

若橡胶片3其中两条平行的边作为上下边，且平行于SMP复合材料的上下两边，则上下相邻的橡胶片3对应的边为上侧橡胶片3的下边和下方橡胶片3的上边，对应的两条边之间通过SMP连接段I1相连接，且每个橡胶片3上下两边连接的SMP连接段I1形成的V型口朝相反方向布置；左右相邻的橡胶片3对应的边为左侧橡胶片3的右侧上边和右侧橡胶片3的左侧上边，以及左侧橡胶片3的右侧下边和右侧橡胶片3的左侧下边，对应的两条边之间通过SMP连接段II2相连接，且左右相邻的橡胶片3之间连接的SMP连接段II2形成的V型口相对朝向布置。

如图3所示，SMP复合材料抓手5、13、16、33通过圆筒状辅助模具6制成；对通过双喷头3D打印机打印得到的SMP复合材料进行整体加热，待SMP复合材料软化后，将SMP复合材料贴合辅助模具6外侧面，然后将SMP复合材料冷却硬化，将辅助模具6移除，得到SMP复合材料抓手5、13、16、33。

待需要抓取物体时，对未变形SMP复合材料抓手5、13的不同部位加热拉伸，使得未变形SMP复合材料抓手5、13变形拉伸形成SMP复合材料抓手III33进而抓取物体；抓取到物体后，通过将SMP复合材料抓手III33冷却硬化形成SMP复合材料抓手IV16，将物体储存起来。

橡胶片3一表面压接在各自连接的每一个SMP连接段1，2之上使得橡胶片3和SMP连接段1，2连接，且将橡胶片3另一表面用于接触被抓物体，作为SMP复合材料抓手5、13、16、33的抓手内侧面；硬质的橡胶片3作为SMP复合材料抓手5、13、16、33的凸起结构，不仅可以保护SMP连接段1、2，避免其在抓取物体时被尖锐物体划伤，同时也可以很好地贴合被抓取物体，并提升SMP复合材料抓手5、13、16、33的承载能力。

如图4所示，装置包括SMP复合材料抓手5、13、16、33、旋转单元支撑型材7、拉伸滑轨槽支撑件8和SMP复合材料抓手安装架12。

SMP复合材料抓手5、13、16、33通过销钉11安装在SMP复合材料抓手安装架12底部，SMP复合材料抓手安装架12顶部固定安装有拉伸滑轨槽支撑件8，拉伸滑轨槽支撑件8通过连接件9固定连接上方旋转单元支撑型材7。

如图5所示，旋转单元支撑型材7的一侧安装有电机安装板15，电机安装板15上安装有电机14，电机14正下方的旋转单元支撑型材7底部安装有同步带轮I17，电机14的输出轴与同步带轮I17的转轴同步连接。

旋转单元支撑型材7底部还安装有同步带轮II19，同步带轮I17和同步带轮II19通过同步带18传动连接。

旋转单元支撑型材7上还安装有多个沿竖直方向布置的带座轴承21，带座轴承21位于同步带轮II19的正上方，同步带轮II19的转轴20向上穿过带座轴承21的中心，同步带轮II19的转轴20的上端通过拧紧螺钉23与端盖22固定连接，端盖22盖于最上方的带座轴承21的顶部轴承孔上；端盖22的直径大于最上方的带座轴承21的顶部中心的轴承孔径。

同步带轮II19的中心连接旋转单元支撑型材7下方的连接件9；旋转单元支撑型材7上的电机14驱动同步带轮I17转动，带动同步带轮II19转动，进而使得连接件9带动整个下方的装置旋转，旋转的装置在抓取物体时能够更好的抓取和释放物体。

如图6所示，拉伸滑轨槽支撑件8和SMP复合材料抓手安装架12经多根刚性的连杆25、32后与SMP复合材料抓手5、13、16、33的末端连接。

拉伸滑轨槽支撑件8内顶部固定安装有上连杆支撑件26，多根连杆I25的上端沿周向均匀间隔铰接在上连杆支撑件26上部周围，多根连杆I25的下端越过SMP复合材料抓手5、13、16、33外侧面朝下连接至SMP复合材料抓手5、13、16、33末端，并也沿周向均匀间隔连接在SMP复合材料抓手5、13、16、33末端周围。

上连杆支撑件26的底部通过滑轮安装块27安装有上滑轮28。

SMP复合材料抓手安装架12的外顶面安装有一个下连杆支撑件，多根连杆II32的下端沿周向均匀间隔铰接在下连杆支撑件下部周围，多根连杆II32的上端连接至各自的一根连杆I25。

连杆I25的上部相同位置处开设有沿连杆I25杆长方向的拉伸滑轨槽24，每个连杆II32的上端通过销轴31嵌装入至自身所连接的一根连杆I25的拉伸滑轨槽24中并沿拉伸滑轨槽24移动。

下连杆支撑件顶部也通过滑轮安装块27安装有下滑轮，上滑轮28和下滑轮之间通过驱动线29传动连接；具体地，驱动线29一端卷绕并固定系在上滑轮28上，另一端卷绕并固定系在下滑轮上。

具体实施中，拉伸滑轨槽24两侧槽壁开设条形通槽，销轴31上设有凸出连接结构，销轴31的凸出连接结构能够活动穿设过拉伸滑轨槽24槽侧面开设的条形通槽安装并沿该条形通槽滑动，拉伸滑轨槽24上销轴31的凸出连接结构所在的槽侧面的顶部设有凸出连接结构，销轴31的凸出连接结构穿过条形通槽后和拉伸滑轨槽24的凸出连接结构通过弹簧30连接。

拉伸滑轨槽支撑件8和SMP复合材料抓手安装架12之间安装有电机支撑件10，电机支撑件10的上端和下端分别固定在拉伸滑轨槽支撑件8和SMP复合材料抓手安装架12上；电机支撑件10上安装有电机14，电机14的输出轴通过联轴器34与上滑轮28的转轴35同步相连。

驱动电机14工作带动上滑轮28转动，经驱动线29带动下滑轮向上/向下移动，使得连杆II32上端的销轴31在连杆I25的拉伸滑轨槽24中滑动，并向上支撑/向下拉动连杆I25，使得多根连杆I25撑开/合拢进而拉动/放松SMP复合材料抓手5、13、16、33进行抓取动作。

装置抓取过程中，电机支撑件10上的电机14正转可以使得驱动线29收起；当电机支撑件10上的电机14反转时，驱动线29松弛，弹簧30在连杆I25和连杆II32移动过程中始终保持两者间的拉紧，使得连杆I25的下端随着电机支撑件10上的电机14的反转而逐渐向下收拢，避免了连杆I25的随意摆动。

SMP复合材料抓手5、13、16、33为导电材料，导电加热后软化变形；SMP复合材料抓手5、13、16、33通过多条绝缘带将自身自上而下间隔均分为多节，每节SMP复合材料抓手5、13、16、33在自身的对称位置处分别引出一个电极，所有电极均连接外部电路；每节SMP复合材料抓手5、13、16、33可分别通电加热，改变不同通电区域的刚性度。

SMP复合材料抓手5、13、16、33在刚度恢复冷却的过程中为平缓的变化，可以储存被抓取的物体并保护被抓取以及储存的物体。

具体实施及工作过程如下：

通过模具制备形成如图3所示的SMP复合材料抓手I5结构；如图4所示，在拉伸滑轨槽支撑件8的下端连接上前述制备获得的SMP复合材料抓手II13；如图7所示，SMP复合材料抓手末端扩展张开形成SMP复合材料抓手III33的结构；如图8所示，SMP复合材料抓手在中部被物体撑开形成SMP复合材料抓手IV16的结构。

当装置准备抓取物体时，相对于物体的位置，从下而上的加热未变形SMP复合材料抓手5、13，未变形SMP复合材料抓手5、13的最上节始终不加热，未变形SMP复合材料抓手5、13由于软化可以被拉伸为变形抓手。

如控制外部电路对装置的未变形SMP复合材料抓手5、13的最下节区域通电加热，待其到达一定温度时，未变形SMP复合材料抓手5、13的最下节区域软化，此时驱动电机支撑件10上的电机14正转，上滑轮28通过驱动线29将下滑轮拉起，上滑轮28带动下连杆支撑件向上移动，进而带动连杆II32的顶端在连杆I25的拉伸滑轨槽24上向斜下方移动，支撑住连杆I25，使得连杆I25底端向外侧张开，拉动未变形SMP复合材料抓手5、13软化的最下节区域下端朝外打开，形变为SMP复合材料抓手III33，如图7所示。

关闭驱动电机支撑件10上的电机14，驱动旋转单元支撑型材7上的电机14正转，连接件9旋转并带动旋转单元支撑型材7下方的装置，并通过装置连接的外部机械臂控制变性抓手逐渐靠近待抓取物体。

此时由于变形抓手的加热部分已达到玻璃化温度，因此可以对其形状进行随意编辑，而变形抓手的上部分的一节或几节由于未加热仍然有较好的刚性，因此可以传递旋转进给运动，更有助于变形抓手将物体吞覆在内。当外部机械臂控制变形抓手完全吞覆了物体后，关闭旋转单元支撑型材7上的电机14，驱动电机支撑件10上的电机14反转，连杆II32在弹簧30的作用下回到初始位置，并使得连杆I25向内收缩，下端向下移动，此时变形抓手的加热部分仍处于玻璃化温度，软化易形变，因此在连杆I25的作用下变形抓手打开的下端收缩。随后对整个抓手断电降温，在其逐渐冷却的过程中，变形抓手逐渐硬化为SMP复合材料抓手IV16，储存被抓取物体，如图8所示。

当SMP复合材料抓手IV16准备释放被抓取的物体时，外部电路给SMP复合材料抓手IV16进行通电加热，此时SMP复合材料抓手IV16软化如一张柔软的网。此时驱动电机支撑件10上的电机14正转，拉动SMP复合材料抓手IV16的末端朝外打开变为变形抓手，同时驱动旋转单元支撑型材7上的电机14正转，向变形抓手传递旋转进给运动，被抓取的物体在重力势能和旋转运动的作用下自由脱落。随后关闭旋转单元支撑型材7上的电机14，驱动电机支撑件10上的电机14反转，变形抓手的底端朝内收缩，关闭外部电路和电机支撑件10上的电机14，变形抓手降温，整只变形抓手恢复为未变形SMP复合材料抓手5、13。

Claims (8)

1.一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

包括SMP复合材料抓手(5、13、16、33)、旋转单元支撑型材(7)、拉伸滑轨槽支撑件(8)和SMP复合材料抓手安装架(12)；

SMP复合材料抓手(5、13、16、33)安装在SMP复合材料抓手安装架(12)底部，SMP复合材料抓手安装架(12)顶部固定安装有拉伸滑轨槽支撑件(8)，拉伸滑轨槽支撑件(8)通过连接件(9)固定连接上方旋转单元支撑型材(7)；

SMP复合材料抓手(5、13、16、33)为由SMP复合材料自身围成的结构；

拉伸滑轨槽支撑件(8)和SMP复合材料抓手安装架(12)经多根连杆(25、32)后与SMP复合材料抓手(5、13、16、33)的末端连接；

所述的拉伸滑轨槽支撑件(8)内顶部固定安装有上连杆支撑件(26)，多根连杆I(25)的上端沿周向均匀间隔铰接在上连杆支撑件(26)上部周围，多根连杆I(25)的下端朝下连接至SMP复合材料抓手(5、13、16、33)末端；

上连杆支撑件(26)的底部通过滑轮安装块(27)安装有上滑轮(28)；

SMP复合材料抓手安装架(12)的外顶面安装有一个下连杆支撑件，多根连杆II(32)的下端沿周向均匀间隔铰接在下连杆支撑件下部周围，多根连杆II(32)的上端连接至各自的一根连杆I(25)；

连杆I(25)的上部开设有沿连杆I(25)杆长方向的拉伸滑轨槽(24)，每个连杆II(32)的上端通过销轴(31)嵌装入至自身所连接的一根连杆I(25)的拉伸滑轨槽(24)中并沿拉伸滑轨槽(24)移动；

下连杆支撑件顶部也通过滑轮安装块(27)安装有下滑轮，上滑轮(28)和下滑轮之间通过驱动线(29)传动连接；

所述的拉伸滑轨槽支撑件(8)和SMP复合材料抓手安装架(12)之间安装有电机支撑件(10)，电机支撑件(10)的上端和下端分别固定在拉伸滑轨槽支撑件(8)和SMP复合材料抓手安装架(12)上；电机支撑件(10)上安装有电机(14)，电机(14)的输出轴通过联轴器(34)与上滑轮(28)的第二转轴(35)同步相连；

驱动电机(14)工作带动上滑轮(28)转动，经驱动线(29)带动下滑轮向上/向下移动，使得连杆II(32)上端的销轴(31)在连杆I(25)的拉伸滑轨槽(24)中滑动，并向上支撑/向下拉动连杆I(25)，使得多根连杆I(25)撑开/合拢进而拉动/放松SMP复合材料抓手(5、13、16、33)进行抓取动作。

2.根据权利要求1所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的SMP复合材料主要由SMP复合材料单元(4)周期阵列排布构成方形平面结构，每个SMP复合材料单元(4)包括一个橡胶片(3)以及连接在橡胶片(3)周围的多条条状的SMP连接段(1、2)，相邻两个SMP复合材料单元(4)之间通过各自的SMP连接段(1、2)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的橡胶片(3)为正六边形，每个橡胶片(3)的每条边均通过一个SMP连接段I(1)或SMP连接段II(2)的两端分别连接到与之相邻的橡胶片(3)的一条边，各个SMP连接段(1、2)之间不交叉；行方向上相邻两个SMP复合材料单元(4)之间通过各自的两条SMP连接段(1、2)相连接，列方向上相邻两个SMP复合材料单元(4)之间通过各自的一条SMP连接段(1、2)相连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的SMP复合材料抓手(5、13、16、33)通过圆筒状辅助模具(6)制成；对SMP复合材料进行整体加热，待SMP复合材料软化后，将SMP复合材料贴合辅助模具(6)外侧面，然后将SMP复合材料冷却硬化，将辅助模具(6)移除，得到SMP复合材料抓手(5、13、16、33)。

5.根据权利要求4所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的橡胶片(3)一表面压接在各自连接的每一个SMP连接段(1，2)之上使得橡胶片(3)和SMP连接段(1，2)连接，且将橡胶片(3)另一表面用于接触被抓物体，作为SMP复合材料抓手(5、13、16、33)的抓手内侧面。

6.根据权利要求4所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的SMP复合材料抓手(5、13、16、33)为导电材料，导电加热后软化变形；SMP复合材料抓手(5、13、16、33)通过多条绝缘带将自身自上而下间隔均分为多节，每节SMP复合材料抓手(5、13、16、33)在自身的对称位置处分别引出一个电极，所有电极均连接外部电路。

7.根据权利要求1所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的旋转单元支撑型材(7)的一侧安装有电机安装板(15)，电机安装板(15)上安装有电机(14)，电机(14)正下方的旋转单元支撑型材(7)底部安装有同步带轮I(17)，电机(14)的输出轴与同步带轮I(17)的转轴同步连接；

旋转单元支撑型材(7)底部还安装有同步带轮II(19)，同步带轮I(17)和同步带轮II(19)通过同步带(18)传动连接；

旋转单元支撑型材(7)上还安装有多个沿竖直方向布置的带座轴承(21)，带座轴承(21)位于同步带轮II(19)的正上方，同步带轮II(19)的第一转轴(20)向上穿过带座轴承(21)的中心，同步带轮II(19)的第一转轴(20)的上端通过拧紧螺钉(23)与端盖(22)固定连接，端盖(22)盖于最上方的带座轴承(21)的顶部轴承孔上。

8.根据权利要求7所述的一种基于先进复合材料性能的异形可抓取储存释放装置，其特征在于：

所述的同步带轮II(19)的中心连接旋转单元支撑型材(7)下方的连接件(9)；

旋转单元支撑型材(7)上的电机(14)驱动同步带轮I(17)转动，带动同步带轮II(19)转动，进而使得连接件(9)带动整个下方的装置旋转。

Images