CN114889022A - 一种基于3d打印的软体机器人模具及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于3D打印的软体机器人模具及其制作方法，用于形成软体机器人的软体模型，所述软体机器人由两个相同结构软体模型通过连接面相连形成，包括外成形模具、气腔模具和内成形模具，所述外成形模具设在气腔模具的上方，所述内成形模具用于成形软体模型的连接面；所述外成形模具下端设有弧形凹槽；所述气腔模具包括模具基板、两个沿模具基板长度方向设置的支撑件和两个以上沿支撑件长度方向间隔设置的挡板，位于支撑件两侧的挡板相对设置，且位于支撑件两侧的挡板之间设置第一间隙，挡板最高点的高度小于弧形凹槽最低点的槽深。本发明的模具制造方便，形成软体机器人结构稳定性好。

Description

一种基于3D打印的软体机器人模具及其制作方法

技术领域

本发明属于机器人模具领域，尤其是涉及一种基于3D打印的软体机器人模具及其制作方法。

背景技术

在工业自动化领域，随着工业技术的发展，软体机器人应用越来越广泛，如机械臂末端抓取动作主要由刚性机械手爪或真空吸盘完成。但刚性机械手爪，由于力度难以控制，很难对柔软、脆弱物体实现无损抓取。真空吸盘在搬运过程中难以适应表面粗糙、开孔的异形物体。这导致两者应用场景均存在局限性。柔性机械手包括柔性手指和固定座。柔性手指采用弹性材料，能够实现对柔软、脆弱物体的抓取而不会对物体本身产生损伤。

现有中国专利申请号201810448310.8，公布日为2019.06.04的中国专利文献，该发明公开了一种制造软体机器人的模具及方法，模具包括上模具、下模具、底模具和波浪形部件；上模具和下模具等高，上模具上设有定位凹槽，下模具上设有与定位凹槽配合的定位凸起；波浪形部件上设有左定位台阶和右定位台阶，下模具上设有分别与左定位台阶和右定位台阶配合的两处定位凹槽；波浪形部件的整体高度低于上模具的高度。本发明的模具结构简单，使用方便，成本低廉有效，且制造的软体机器人具有类弓字形气腔的特殊设置，充放气时，软体机器人的变形速度更快，可用于快速移动、快速抓取等领域。

但是该发明缺乏外成形模具作为限制，顶部开放的空间则会导致在浇筑硅胶材料时，形成的软体机器人上端不平齐，后续需要更多的修整，同时该形成的软体机器人的气腔模具是通过左右两侧的凹槽间隔设置，从而使得在在气腔在充气时，使得气腔模具上下两侧并不对称设置从而使得受到力时出现不规则变形，从而影响产品的稳定性，且该制造工艺需要先通过拼接形成气腔模具，制造复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的软体机器人模具及其制作方法，该制造方便，形成软体机器人结构稳定性好。

为达到上述目的，一种基于3D打印的软体机器人模具，用于形成软体机器人的软体模型，所述软体机器人由两个相同结构软体模型通过连接面相连形成，包括外成形模具、气腔模具和内成形模具，所述外成形模具设在气腔模具的上方，所述内成形模具用于成形软体模型的连接面；所述外成形模具下端设有弧形凹槽；所述气腔模具包括模具基板、两个沿模具基板长度方向设置的支撑件和两个以上沿支撑件长度方向间隔设置的挡板，所述支撑件设置在所述模具基板一侧面上，所述挡板包括第一侧面、第二侧面和弧面，所述挡板的第二侧面与模具基板一侧面垂直相连，弧面的两端分别与第一侧面和第二侧面相连，所述挡板的第二侧面与支撑件外侧固定连接，位于支撑件两侧的挡板相对设置，且位于支撑件两侧的挡板之间设置第一间隙，挡板最高点的高度小于弧形凹槽最低点的槽深。

以上设置，该模具使用时，将硅胶材料注入外成形模具中，再将气腔模具嵌入外成形模具，挤出多余硅胶材料，待硅胶材料凝固后成形未设置有内表面的软体模型，将没有内表面的软体模型下表面盖在已注入硅胶材料的内成形模具上。待硅胶材料凝固后，重复以上操作，将获得两个以上相同的软体模型，只需要将气腔模具贴合在外成形模具上，无需额外对成形模具进行拼接，制造方便，同时由于气腔模具通过沿着模具基板长度方向间隔设置的多个挡板形成，且支撑件两侧的挡板相对设置且具有第一间隙，从而使得气腔模具在模具基板长度方向和宽度方向上都设置间隙，给成型之后的软体模型在模具基板长度方向和宽度方向上设置有间隙，在通气的情况下，给软体模型变形提供缓冲空间，防止在软体机器人外侧在不同位置出现变形从而导致产品稳定性不好的情况发生，有效地提高产品的可靠性。

进一步的，所述内成形模具上端设有凹槽，所述凹槽边缘设有凸起，所述凸起一侧设有溢流槽，所述溢流槽下端高于或等于内成形模具上端面。

以上设置，通过在内成形模具上设有凹槽，可以将硅胶材料倒进凹槽中，再将软体模型下表面放进凹槽中，再次固定成型，而在软体模型放进凹槽时，通过凸起一侧的溢流槽，可以将多余的硅胶材料流出去，防止影响成型软体模型，结构简单，实用方便。

进一步的，所述模具基板大小大于弧形凹槽的槽口大小。

以上设置，使得在气腔模板嵌入到外成形模板时，多余的硅胶材料流出去后，模具基板能将弧形凹槽的槽口盖住，帮助硅胶材料在模具内成型，防止外界因素影响，结构简单。

进一步的，所述内成形模具的凹槽开口大小与弧形凹槽的槽口大小匹配设置。

以上设置，使得内成形模具上形成的内表面与外成形模具形成的软体模型的外表面大小匹配，从而方便将两个以上软体模型准确贴合。

进一步的，所述支撑件包括圆柱与支柱，所述支柱一侧与模具基板下侧面连接，所述支柱另一侧与圆柱侧壁连接；所述圆柱与支柱贯穿弧形挡板连接。

以上设置，通过设置支撑件，实现了软体模型中留有通气口，通过支柱一侧与模具基板的下侧面连接，支柱是为了气腔模具在使用3D打印技术打印出来时，用来方便连接前后设置的挡板，而支柱另一侧与圆柱侧壁连接则为了在形成软体模型时，在软体模型内部留有较大的通气通道，结构简单。

进一步的，所述模具基板对应第一间隙位置且位于模具基板中部设置有通孔。

以上设置，使得软体模型成型后，在软体模型从上模具中分离时，通孔在此时起到平衡软体模型与上模具之间气压的作用，还可以通过在通孔中外接吹气工具，帮助软体模型更好从上模具中分离，结构简单。

进一步的，所述挡板位于第二侧面的一侧设有向远离第二侧面设置的固定槽，固定槽与支撑件相连。

以上设置，通过在挡板的两侧设置有与支撑件匹配的固定槽实现挡板与支撑件的固定连接，结构可靠且方便连接。

本发明还公开了一种基于3D打印的软体机器人的制作方法，具体步骤如下：

（1）将硅胶材料浇筑在外成形模具的弧形凹槽中；

（2）将气腔模具带有挡板的一面嵌入到外成形模具的弧形凹槽中，直至气腔模具与外成形模具贴合，并将多余挤出的硅胶材料挤出；

（3）将等待贴合之后的气腔模具和外成形模具的硅胶材料凝固；

（4）待硅胶材料凝固后，将气腔模具从外成形模具中抽出；

（5）通过通孔将凝固后的硅胶材料吹出即形成没有内表面的软体模型；

（6）在内成形模具的凹槽中浇筑硅胶材料；

（7）将软体模型的位于第一侧面的表面放置在内成形模具的凹槽中，等待硅胶材料凝固；

（8）待硅胶材料凝固后，将软体模型从内成形模具中抽出，同时将支撑件抽出即形成软体模型；

（9）重复步骤（1）-（8），形成另一个软体模型；

（10）将两个软体模型沿第一侧面所在表面通过粘接材料贴合固定，即形成了软体机器人。

以上方法，将硅胶材料注入外成形模具中，再将气腔模具嵌入外成形模具，挤出多余硅胶材料，待硅胶材料凝固后成形未设置有内表面的软体模型，将没有内表面软体模型下表面盖在已注入硅胶材料的内成形模具上。待硅胶材料凝固后，重复以上操作，将获得两个以上相同的软体模型，只需要将气腔模具贴合在外成形模具上，无需额外对成形模具进行拼接，且产品成型可靠。

进一步的，步骤（3）包括：通过3D打印方式形成外成形模具、气腔模具和内成形模具。

以上设置，通过3D打印技术成形多个模具，模具制造方便可靠。

进一步的，步骤（10）包括：将两个软体模型的连接面上涂覆有粘接材料并通过将两个软体模型的两端分别对齐之后进行贴合固定。

以上设置，通过两个软体模型的两端实现对齐之后进行贴合固定，能确保两个软体模型形成贴合比较紧密的软体机器人。

附图说明

图1为本发明中上模具与下模具的装配图。

图2为本发明中上模具与下模具的爆炸图。

图3为本发明中下模具的结构示意图。

图4为本发明中上模具的主视图。

图5为本发明中上模具的仰视图。

图6为本发明中固定底座的结构示意图。

图7为本发明一实施例中软体模型的结构示意图。

图8为本发明一实施例中软体机器人的结构示意图。

图9为图8中A-A的剖视图。

图10为图8中B-B的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

实施例一。

如图1-10所示，一种基于3D打印的软体机器人模具，用于形成软体机器人6的软体模型5，所述软体机器人6由两个相同结构软体模型5通过连接面相连形成，包括外成形模具2、气腔模具1和内成形模具3，所述外成形模具2设在气腔模具1的上方，所述内成形模具3用于成形软体模型5的连接面51；所述外成形模具2下端设有弧形凹槽21；所述气腔模具1包括模具基板11、两个沿模具基板11长度方向设置的支撑件12和两个以上沿支撑件长度方向间隔设置的挡板13，本实施例中，两个以上挡板13在支撑件长度方向上等间距设置，所述支撑件12设置在所述模具基板11一侧面上，所述挡板13包括第一侧面131、第二侧面132和弧面133，所述挡板13的第二侧面132与模具基板11一侧面垂直相连，弧面133的两端分别与第一侧面131和第二侧面132相连，所述挡板13的第二侧面132与支撑件12外侧固定连接，位于支撑件12两侧的挡板13相对设置，且位于支撑件12两侧的挡板13之间设置第一间隙14，本实施例中，每两个相对设置的挡板之间的第一间隙14相等，挡板13最高点的高度A小于弧形凹槽21最低点的槽深。

如图6所示，所述内成形模具3上端设有凹槽31，所述凹槽31边缘设有凸起32，所述凸起32一侧设有溢流槽33，所述溢流槽33下端高于或等于内成形模具3上端面。

通过在内成型模具3上设有凹槽31，可以将硅胶材料倒进凹槽31中，再将未设置有连接面的软体模型5下表面放进凹槽中，再次固定成型软体模型5，而在未设置有连接面的软体模型5放进凹槽时，通过凸起31一侧的溢流槽33，可以将多余的硅胶材料流出去，防止影响成型软体模型5，结构简单，实用方便。

如图2所示，所述模具基板11大小大于弧形凹槽21的槽口大小。

使得在气腔模具1嵌入到外成形模具2时，多余的硅胶材料流出去后，模具基板11能将弧形凹槽21的槽口盖住，确保气腔模具1进入贴合在外成形模具2上，且确保气腔模具1进入外成形模具2内的深度，同时防止外界因素影响，结构简单。

如图2和6所示，所述内成型模具3的凹槽31开口大小与弧形凹槽21的槽口大小匹配设置。

以上设置，使得内成形模具3上形成的内表面与外成形模具2形成的软体模型5的外表面大小匹配，从而方便将两个以上软体模型5准确贴合。

如图4和5所示，所述支撑件12包括圆柱122与支柱121，所述支柱121一侧与模具基板11下侧面连接，所述支柱121另一侧与圆柱122侧壁连接；所述圆柱122与支柱121贯穿弧形挡板13连接。

在本实施例中，所述挡板13位于第二侧面132的一侧设有向远离第二侧面132设置的固定槽134，固定槽134与支撑件12相连，本实施例中，支撑件12远离第二侧面132的一侧外露出固定槽134设置，这样既能使得支撑件与挡板固定连接，同时也能方便软体模型成型后方便将支撑件抽出。

以上设置，通过在挡板13的两侧设置有与支撑件12匹配的固定槽134实现挡板13与支撑件12的固定连接，结构可靠且方便连接。

通过设置支撑件12，实现了软体模型5中留有通气口，通过支柱121一侧与模具基板的下侧面连接，支柱121是为了气腔模具1在使用3D打印技术打印出来时，用来方便连接前后设置的挡板13，而支柱121另一侧与圆柱122侧壁连接则为了在形成软体模型5时，在软体模型5内部留有较大的通气通道，结构简单。

如图4所示，所述模具基板11对应第一间隙14位置且位于模具基板11中部设置有通孔4。

使得软体模型5成型后，在软体模型从上模具1中分离时，通孔4在此时起到平衡软体模型5与上模具1之间气压的作用，还可以通过在通孔4中外接吹气工具，帮助软体模型5更好从上模具1中分离，结构简单。

该模具使用时，将硅胶材料注入外成形模具2中，再将气腔模具1嵌入外成形模具2，挤出多余硅胶材料，待硅胶材料凝固后成形未设置有内表面的软体模型5，将没有内表面的软体模型5下表面盖在已注入硅胶材料的内成形模具3上。待硅胶材料凝固后，重复以上操作，将获得两个以上相同的软体模型5，制造方便，同时由于气腔模具1通过沿着模具基板11长度方向间隔设置的多个挡板13形成，且支撑件12两侧的挡板13相对设置且具有第一间隙14，从而使得气腔模具1在模具基板11长度方向和宽度方向上都设置间隙，给成型之后的软体模型5在模具基板11长度方向和宽度方向上设置有间隙，在通气的情况下，给软体模型5变形提供缓冲空间，防止在软体机器人6外侧在不同位置出现变形从而导致产品稳定性不好。

实施例二。

如图1-10所示，一种采用实施例一的模具制作的软体机器人的制作方法，具体步骤如下：

（1）将硅胶材料浇筑在外成形模具2的弧形凹槽21中；

（2）将气腔模具1带有挡板13的一面嵌入到外成形2模具的弧形凹槽21中，直至气腔模具1与外成形模具2贴合，并将多余挤出的硅胶材料挤出；

（3）将等待贴合之后的气腔模具1和外成形模具2的硅胶材料凝固；

（4）待硅胶材料凝固后，将气腔模具1从外成形模具2中抽出；

（5）通过通孔4将凝固后的硅胶材料吹出即形成没有内表面的软体模型5；

（6）在内成形模具3的凹槽中浇筑硅胶材料；

（7）将软体模型5的位于第一侧面131的表面放置在内成形模具3的凹槽31中，等待硅胶材料凝固；

（8）待硅胶材料凝固后，将软体模型5从内成形模具3中抽出，同时将支撑件抽出即形成软体模型5；

（9）重复步骤（1）-（8），形成另一个软体模型5；

（10）将两个软体模型5沿第一侧面131所在表面通过粘接材料贴合固定，即形成了软体机器人6。本实施例中粘接材料可以为硅胶材料或其他带有粘接性能的材料。

以上方法，将硅胶材料注入外成形模具中，再将气腔模具1嵌入外成形模具2，挤出多余硅胶材料，待硅胶材料凝固后成形未设置有内表面的软体模型5，将没有内表面软体模型5下表面盖在已注入硅胶材料的内成形模具3上。待硅胶材料凝固后，重复以上操作，将获得两个以上相同的软体模型5，制造方便，且产品成型可靠。

步骤（3）包括：将贴合之后的气腔模具1和外成形模具2放置到真空干燥箱中，等待硅胶材料凝固。

以上设置，在真空干燥箱内进行干燥实现硅胶材料的凝固，高效且可靠。

步骤（10）包括：将两个软体模型5的连接面上涂覆有粘接材料并通过将两个软体模型5的两端分别对齐之后进行贴合固定。

以上设置，通过两个软体模型5的两端实现对齐之后进行贴合固定，能确保两个软体模型5形成贴合比较紧密的软体机器人6。

本实施例中，通过3D打印方式形成外成形模具、气腔模具和内成形模具。3D打印形成模具是现有技术，在此不再累述，采用这种方式形成模具，操作方便可靠。

以上方法，将硅胶材料注入外成形模具中，再将气腔模具嵌入外成形模具，挤出多余硅胶材料，待硅胶材料凝固后成形未设置有内表面的软体模型，将没有内表面软体模型下表面盖在已注入硅胶材料的内成形模具上。待硅胶材料凝固后，重复以上操作，将获得两个以上相同的软体模型，只需要将气腔模具贴合在外成形模具上，无需额外对成形模具进行拼接，制造简单，且产品成型可靠。

Claims (10)

1.一种基于3D打印的软体机器人模具，用于形成软体机器人的软体模型，所述软体机器人由两个相同结构软体模型通过连接面相连形成，其特征在于：包括外成形模具、气腔模具和内成形模具，所述外成形模具设在气腔模具的上方，所述内成形模具用于成形软体模型的连接面；所述外成形模具下端设有弧形凹槽；所述气腔模具包括模具基板、两个沿模具基板长度方向设置的支撑件和两个以上沿支撑件长度方向间隔设置的挡板，所述支撑件设置在所述模具基板一侧面上，所述挡板包括第一侧面、第二侧面和弧面，所述挡板的第二侧面与模具基板一侧面垂直相连，弧面的两端分别与第一侧面和第二侧面相连，所述挡板的第二侧面与支撑件外侧固定连接，位于支撑件两侧的挡板相对设置，且位于支撑件两侧的挡板之间设置第一间隙，挡板最高点的高度小于弧形凹槽最低点的槽深。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述内成形模具上端设有凹槽，所述凹槽边缘设有凸起，所述凸起一侧设有溢流槽，所述溢流槽下端高于或等于内成形模具上端面。

3.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述模具基板大小大于弧形凹槽的槽口大小。

4.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述内成形模具的凹槽开口大小与弧形凹槽的槽口大小匹配设置。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述支撑件包括圆柱与支柱，所述支柱一侧与模具基板下侧面连接，所述支柱另一侧与圆柱侧壁连接；所述圆柱与支柱贯穿弧形挡板连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述模具基板对应第一间隙位置且位于模具基板中部设置有通孔。

7.根据权利要求5所述的一种基于3D打印的软体机器人模具，其特征在于：所述挡板位于第二侧面的一侧设有向远离第二侧面设置的固定槽，固定槽与支撑件相连。

8.一种采用如权利要求1-7任一项所述的模具的软体机器人的制作方法，其特征在于，具体步骤如下：

（1）将硅胶材料浇筑在外成形模具的弧形凹槽中；

（2）将气腔模具带有挡板的一面嵌入到外成形模具的弧形凹槽中，直至气腔模具与外成形模具贴合，并将多余挤出的硅胶材料挤出；

（3）将等待贴合之后的气腔模具和外成形模具的硅胶材料凝固；

（4）待硅胶材料凝固后，将气腔模具从外成形模具中抽出；

（5）通过通孔将凝固后的硅胶材料吹出即形成没有内表面的软体模型；

（6）在内成形模具的凹槽中浇筑硅胶材料；

（7）将软体模型的位于第一侧面的表面放置在内成形模具的凹槽中，等待硅胶材料凝固；

（8）待硅胶材料凝固后，将软体模型从内成形模具中抽出，同时将支撑件抽出即形成软体模型；

（9）重复步骤（1）-（8），形成另一个软体模型；

（10）将两个软体模型沿第一侧面所在表面通过粘接材料贴合固定，即形成了软体机器人。

9.根据权利要求8所述的一种软体机器人制作方法，其特征在于：步骤（1）之前还包括：通过3D打印方式形成外成形模具、气腔模具和内成形模具。

10.根据权利要求8所述的一种软体机器人制作方法，其特征在于：步骤（10）包括：将两个软体模型的连接面上涂覆有粘接材料并通过将两个软体模型的两端分别对齐之后进行贴合固定。

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