CN211682157U - 一种软体驱动的夹爪装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种软体驱动的夹爪装置，包括夹爪根部、至少两个夹爪手指和至少两个第一连杆组件。由于增设了夹爪根部、夹爪手指和第一连杆组件，当需要使用夹爪手指夹持物品时，通过第一软体驱动单元驱动第一活动件向手指夹持位运动，带动第一连杆组件运动，通过第一连杆组件带动相对设置的夹爪手指同时朝向接触面转动，实现对物品的夹持。通过第一连杆组件将第一软体驱动单元的输出力转化为夹爪手指的夹持力，使得夹爪装置输出的夹持力不依赖于软体夹爪自身的弹性，有利于实现夹爪装置稳定输出较大的夹持力。

Description

一种软体驱动的夹爪装置

技术领域

本申请涉及软体机器人领域，特别涉及一种软体驱动的夹爪装置。

背景技术

夹持抓取装置被应用到多种不同行业中的夹持工作，如工业产线、物流、药品分拣等。传统的刚性夹爪虽能被精确地控制，并输出足够大的夹持力，但其有结构复杂、质量重、成本高等诸多缺点，使得传统刚性夹爪无法被普遍应用，同时刚性夹爪的可通用性太低，在不同的夹持工作场景下需对夹爪进行重新设计制造。新兴的软体夹爪，很好地克服了传统刚性夹爪的缺点，体现出优异的自适应性，同时软体夹爪结构简单、质量轻、成本低、可复制性和通用性强，制造周期短，对所夹持物件起到很好地适应和保护的作用。

但由于软体夹爪普遍表现出输出力不足、难精确控制等弊端，使其发展受限，在很多特殊的场景下无法取得很好的应用。例如，有的技术方案中采用弹性材料制作的有内腔的夹爪，通过向夹爪内注入气体，利用气体的可压缩性与软体夹爪的弹性，对易损物品进行无损夹持。夹爪整体采用弹性的软体结构大大限制了夹爪的输出力，使得夹爪无法输出较大的夹持力。

发明内容

本申请提供一种软体驱动的夹爪装置，用以解决现有软体夹爪输出力不足的问题。

本申请所提供的一种软体驱动的夹爪装置，包括：

夹爪根部，其包括第一基座、第一活动件和第一软体驱动单元，所述第一基座用于起承载作用，所述第一活动件与第一基座滑动连接，所述第一软体驱动单元设置在第一活动件与第一基座之间，用于驱动第一活动件在第一基座上滑动；

至少两个夹爪手指，所述夹爪手指相对设置，用以夹取物体，所述夹爪手指的一端与第一基座铰接；

以及至少两个第一连杆组件，一个夹爪手指对应与一个第一连杆组件的一端铰接，所述第一连杆组件的另一端与第一基座铰接，所述第一活动件的运动轨迹上具有手指夹持位和手指松脱位，在所述手指夹持位，所述第一软体驱动单元驱动第一活动件伸出，所述第一活动件带动两个对应夹爪手指绕第一基座相向转动，并夹持物体；在所述手指松脱位，所述第一软体驱动单元驱动第一活动件回缩，所述第一活动件带动两个对应夹爪手指绕第一基座相背转动，并释放物体。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述夹爪手指包括指节和指尖，所述指节包括第二基座、第二活动件和第二软体驱动单元，所述第二基座与第一基座铰接，所述第二活动件与第二基座滑动连接，所述第二活动件具有指尖夹持位和指尖松脱位，所述第二软体驱动单元设置在第二活动件与第二基座之间，用于驱动第二活动件在指尖夹持位和指尖松脱位之间滑动；

所述夹爪装置还包括第二连杆组件，所述指尖的一端与第二基座的一端铰接，所述第二连杆组件一端与第二活动件铰接，另一端与指尖铰接，在所述指尖夹持位，所述第二软体驱动单元驱动第二活动件伸出，所述第二活动件带动对应指尖绕第二基座向相对的另一指尖转动，并夹持物体；在所述指尖松脱位，所述第二软体驱动单元驱动第二活动件回缩，所述第二活动件带动对应指尖绕第二基座背离相对的另一指尖转动，并释放物体。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第一软体驱动单元和第二软体驱动单元均包括至少两个软体肌肉，所述至少两个软体肌肉中包括至少一个第一软体肌肉和至少一个第二软体肌肉，所述第一软体肌肉用于与流体源连通，所述第二软体肌肉与流体源断开，处于封闭状态，所述第一软体驱动单元的软体肌肉一端与第一活动件连接，另一端与根部底板连接，所述第二软体驱动单元的软体肌肉一端与第二活动件连接，另一端与指节底板连接。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第一软体驱动单元包括三个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉，所述三个第一软体肌肉呈等边三角形排布，所述一个第二软体肌肉位于三个第一软体肌肉排布成的等边三角形的中心。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第二软体驱动单元包括两个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉，所述两个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉呈三角形排布，所述两个第一软体肌肉比第二软体肌肉更靠近指节用于与待夹持物接触的一侧。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述软体肌肉包括：

两个端部，所述两个端部彼此面对；

和柔性的腔体侧壁，所述腔体侧壁设置在两个端部之间，所述腔体侧壁的两侧分别延伸到对应的端部，并沿端部的周向围合，形成闭合腔体；

所述端部或腔体侧壁上具有进出口，所述进出口用于供压力流体进出闭合腔体；

所述腔体侧壁具有折叠结构，所述折叠结构包括若干个环状脊、若干个侧脊和若干个折叠面，所述环状脊包括凸起设置的凸脊和凹陷设置的凹脊，在所述环状脊中，所述凸脊和凹脊交替首尾连接形成环状结构，所述环状脊沿闭合腔体的轴向依次排布，且每个环状结构的凸脊与相邻环状结构的凹脊对应，每个环状结构的凹脊与相邻环状结构的凸脊对应；

所述环状脊中凸脊和凹脊的连接点为顶点，所述侧脊从一个环状脊的顶点延伸至相邻环状脊的对应顶点，所述折叠面设置在两个相邻侧脊以及对应的凹脊和凸脊之间，在所述闭合腔体内流体压强变化时，所述折叠结构能够产生形变，以实现折叠结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第一基座包括根部底板、根部侧板和根部连接板，所述根部底板用于起承载作用，所述根部侧板沿根部底板的周向设置，所述根部侧板的底部延伸到根部底板的底部，并与根部底板固接，相邻根部侧板间具有间隙，所述根部底板和根部侧板围成根部的容置内腔；

所述第一活动件滑动设置在根部的容置内腔，且能够朝向或背离根部底板滑动，所述第一软体驱动单元承载于根部底板，所述第一软体驱动单元一端与根部底板连接，另一端与第一活动件连接；

所述根部连接板设置在根部侧板的顶部，并与每个根部侧板的顶部连接，所述夹爪手指的一端与根部连接板铰接。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第二基座包括指节底板和指节侧板，所述指节底板用于起承载作用，所述指节侧板沿指节底板的周向设置，所述指节侧板的底部延伸到指节底板的底部，并与指节底板固接，相邻指节侧板间具有间隙，靠近接触面的指节侧板的底部与第一基座铰接，靠近接触面的指节侧板的顶部与指尖铰接，所述指节底板和指节侧板围成指节的容置内腔；

所述第二活动件滑动设置在指节的容置内腔，且能够朝向或背离指节底板滑动，所述第二软体驱动单元承载于指节底板，所述第二软体驱动单元一端与根部底板连接，另一端与第二活动件连接。

作为所述夹爪装置的进一步改进，还包括导向光轴和光轴安装座，所述第一基座和第二基座上均固设有光轴安装座，所述导向光轴固定在光轴安装座上；

所述第一基座上的导向光轴沿第一活动件的运动方向延伸，所述第一活动件活动套设于第一基座上的导向光轴，以对第一活动件的运动起导向作用，所述第二基座上的导向光轴沿第二活动件的运动方向延伸，所述第二活动件活动套设于第二基座上的导向光轴，以对第二活动件的运动起导向作用。

作为所述夹爪装置的进一步改进，所述第一连杆组件包括一对第一套杆和一个第一螺杆，所述一对第一套杆均具有螺纹孔，所述一对第一套杆的螺纹孔相对设置，所述第一螺杆包括双头螺杆，所述双头螺杆的两端对应延伸到一对第一套杆的螺纹孔内，并与螺纹孔螺纹连接，所述一对第一套杆中的一个第一套杆与第一活动件的顶部铰接，所述一对第一套杆中的另一个第一套杆与第二基座的底部铰接。

本申请的有益效果：

由于增设了夹爪根部、夹爪手指和第一连杆组件，当需要使用夹爪手指夹持物品时，通过第一软体驱动单元驱动第一活动件向手指夹持位运动，带动第一连杆组件运动，通过第一连杆组件带动相对设置的夹爪手指同时朝向接触面转动，实现对物品的夹持。通过第一连杆组件将第一软体驱动单元的输出力转化为夹爪手指的夹持力，使得夹爪装置输出的夹持力不依赖于软体夹爪自身的弹性，有利于实现夹爪装置稳定输出较大的夹持力。

附图说明

图1为本申请一种实施例中夹爪装置的结构示意图；

图2为本申请一种实施例中夹爪根部的结构示意图；

图3为本申请一种实施例中夹爪手指的结构示意图；

图4为本申请一种实施例中指节的结构示意图；

图5为本申请一种实施例中指尖的结构示意图；

图6为本申请一种实施例中第一连杆组件和第二连杆组件的结构示意图；

图7为本申请一种实施例中三个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉排布的结构示意图；

图8为本申请一种实施例中两个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉排布的结构示意图；

图9为本申请一种实施例中软体肌肉的立体图；

图10为本申请一种实施例中软体肌肉的侧视图；

图11为本申请一种实施例中软体肌肉的局部剖视图；

图12为本申请一种实施例中软体肌肉沿闭合腔体轴向的剖视图；

图13为本申请一种实施例中软体肌肉沿闭合腔体径向的剖视图；

图14为本申请另一种实施例中带端盖的软体肌肉的立体图；

图15为本申请另一种实施例中带端盖的软体肌肉的侧视图；

图16为本申请另一种实施例中带端盖的软体肌肉的俯视图；

图17为本申请第三种实施例中进出口在端部且具有非折叠段的软体肌肉的结构示意图；

图18为本申请第四种实施例中进出口在端部且不具有安装面的软体肌肉的结构示意图；

图19为本申请第五种实施例中进出口在中部且不具有安装面的软体肌肉的结构示意图。

附图标记：1000、软体肌肉；1100、端部；1110、端面；1120、安装面；1130、端盖；1131、安装孔；1200、腔体侧壁；1210、环状脊；1211、凸脊；1212、凹脊；1220、侧脊；1230、折叠面；1240、非折叠段；1300、进出口；1400、连接管；1500、第一软体肌肉；1600、第二软体肌肉；2000、夹爪根部；2100、第一基座；2110、根部底板；2120、根部侧板；2130、根部连接板；2200、第一活动件；3000、指节；3100、第二基座；3110、指节底板；3120、指节侧板； 3200、第二活动件；4000、指尖；5000、第一连杆组件；5100、第一套杆；5200、第一螺杆；6000、第二连杆组件；6100、第二套杆；6200、第二螺杆；7000、导向光轴；8000、光轴安装座。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明，其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实施例提供一种软体驱动的夹爪装置。

请参考图1，该夹爪装置包括夹爪根部2000、至少两个夹爪手指和至少两个第一连杆组件5000。

请参考图1和2，夹爪根部2000包括第一基座2100、第一活动件2200和第一软体驱动单元，第一基座2100用于起承载作用，第一活动件2200与第一基座2100滑动连接，第一软体驱动单元设置在第一活动件2200与第一基座2100 之间，用于驱动第一活动件2200在第一基座2100上滑动。

夹爪手指相对设置，用以夹取物体，夹爪手指的一端与第一基座2100铰接。

一个夹爪手指对应与一个第一连杆组件5000的一端铰接，第一连杆组件 5000的另一端与第一基座2100铰接，第一活动件2200的运动轨迹上具有手指夹持位和手指松脱位，在手指夹持位，第一软体驱动单元驱动第一活动件2200 伸出，第一活动件2200带动两个对应夹爪手指绕第一基座2100相向转动，并夹持物体；在手指松脱位，第一软体驱动单元驱动第一活动件2200回缩，第一活动件2200带动两个对应夹爪手指绕第一基座2100相背转动，并释放物体。

由于增设了夹爪根部2000、夹爪手指和第一连杆组件5000，当需要使用夹爪手指夹持物品时，通过第一软体驱动单元驱动第一活动件2200向手指夹持位运动，带动第一连杆组件5000运动，通过第一连杆组件5000带动相对设置的夹爪手指同时朝向接触面转动，实现对物品的夹持。通过第一连杆组件5000将第一软体驱动单元的输出力转化为夹爪手指的夹持力，使得夹爪装置输出的夹持力不依赖于软体夹爪自身的弹性，有利于实现夹爪装置稳定输出较大的夹持力。

本实施例的夹爪装置采用软体肌肉1000的软驱动形式结合刚性机械结构，软硬结合，具有可兼容软体自适应、质量轻、成本低等特点，同时具有刚性刚度高、输出力大等特点。

请参考图3-5，在一种实施例中，夹爪手指包括指节3000和指尖4000，指节3000包括第二基座3100、第二活动件3200和第二软体驱动单元，第二基座 3100与第一基座2100铰接，第二活动件3200与第二基座3100滑动连接，第二活动件3200具有指尖4000夹持位和指尖4000松脱位，第二软体驱动单元设置在第二活动件3200与第二基座3100之间，用于驱动第二活动件3200在指尖4000 夹持位和指尖4000松脱位之间滑动。

夹爪装置还包括第二连杆组件6000，指尖4000的一端与第二基座3100的一端铰接，第二连杆组件6000一端与第二活动件3200铰接，另一端与指尖4000 铰接，在指尖4000夹持位，第二软体驱动单元驱动第二活动件3200伸出，第二活动件3200带动对应指尖4000绕第二基座3100向相对的另一指尖4000转动，并夹持物体；在指尖4000松脱位，第二软体驱动单元驱动第二活动件3200 回缩，第二活动件3200带动对应指尖4000绕第二基座3100背离相对的另一指尖4000转动，并释放物体。

请参考图1，在一种实施例中，夹爪装置具有两个夹爪手指，使得软体夹爪装置拥有三个运动自由度，即由夹爪根部2000带动两个夹爪手指的对称联动运动和由两个指节3000单独带动其所对应连接指尖4000的独立运动。

请参考图2，在一种实施例中，第一基座2100包括根部底板2110、根部侧板2120和根部连接板2130，根部底板2110用于起承载作用，根部侧板2120沿根部底板2110的周向设置，根部侧板2120的底部延伸到根部底板2110的底部，并与根部底板2110固接，相邻根部侧板2120间具有间隙，根部底板2110和根部侧板2120围成根部的容置内腔。

第一活动件2200滑动设置在根部的容置内腔，且能够朝向或背离根部底板2110滑动，第一软体驱动单元承载于根部底板2110，第一软体驱动单元一端与根部底板2110连接，另一端与第一活动件2200连接。

根部连接板2130设置在根部侧板2120的顶部，并与每个根部侧板2120的顶部连接，夹爪手指的一端与根部连接板2130铰接。

请参考图2，第一活动件2200滑动设置在根部的容置内腔，且能够朝向或背离根部底板2110滑动，第一软体驱动单元承载于根部底板2110，第一软体驱动单元一端与根部底板2110连接，另一端与第一活动件2200连接。根部连接板2130一方面将各个侧壁的顶部连接，增强了第一基座2100的结构强度，另一方面也能够起到承载和连接夹爪手指的作用。

请参考图3-5，在一种实施例中，第二基座3100包括指节底板3110和指节侧板3120，指节底板3110用于起承载作用，指节侧板3120沿指节底板3110的周向设置，指节侧板3120的底部延伸到指节底板3110的底部，并与指节底板 3110固接，相邻指节侧板3120间具有间隙，靠近接触面的指节侧板3120的底部与第一基座2100铰接，靠近接触面的指节侧板3120的顶部与指尖4000铰接，指节底板3110和指节侧板3120围成指节3000的容置内腔。

第二活动件3200滑动设置在指节3000的容置内腔，且能够朝向或背离指节底板3110滑动，第二软体驱动单元承载于指节底板3110，第二软体驱动单元一端与根部底板2110连接，另一端与第二活动件3200连接。

第二活动件3200滑动设置在指节3000的容置内腔，且能够朝向或背离指节底板3110滑动，第二软体驱动单元承载于指节底板3110，第二软体驱动单元一端与根部底板2110连接，另一端与第二活动件3200连接。

请参考图5，在一种实施例中，指尖4000的形状大致为四面体结构，四面体结构的一个平面朝向接触面设置，指尖4000底部靠近接触面的一侧与指节侧板3120的顶部铰接。在通过指尖4000夹持物品时，指尖4000的平面部分与物品接触，有利于稳定夹持物品。

请参考图5，在一种实施例中，指尖4000的中部镂空。有利于减轻和夹爪装置的重量和节省材料。

请参考图1-4，在一种实施例中，夹爪装置还包括导向光轴7000和光轴安装座8000，第一基座2100和第二基座3100上均固设有光轴安装座8000，导向光轴7000固定在光轴安装座8000上。

请参考图1-4，第一基座2100上的导向光轴7000沿第一活动件2200的运动方向延伸，第一活动件2200活动套设于第一基座2100上的导向光轴7000，以对第一活动件2200的运动起导向作用，第二基座3100上的导向光轴7000沿第二活动件3200的运动方向延伸，第二活动件3200活动套设于第二基座3100 上的导向光轴7000，以对第二活动件3200的运动起导向作用。

请参考图1-4，第一基座2100和第二基座3100内沿其周向设置有多个导向光轴7000，第一活动件2200和第二活动件3200上均固设有法兰直线轴承，法兰直线轴承活动套设在导向光轴7000上，从而通过导向光轴7000对第一活动件2200和第二活动件3200的运动起到导向作用。具体的，导向光轴7000可以设置有三个，三个导向光轴7000呈三角形分布，以保证第一活动件2200和第二活动件3200直线运动的流畅度和可靠性。

请参考图1和6，在一种实施例中，第一连杆组件5000包括一对第一套杆 5100和一个第一螺杆5200，一对第一套杆5100均具有螺纹孔，一对第一套杆 5100的螺纹孔相对设置，第一螺杆5200包括双头螺杆，双头螺杆的两端对应延伸到一对第一套杆5100的螺纹孔内，并与螺纹孔螺纹连接，一对第一套杆5100 中的一个第一套杆5100与第一活动件2200的顶部铰接，一对第一套杆5100中的另一个第一套杆5100与第二基座3100的底部铰接。用户可以调整第一套杆 5100和第一螺杆5200的螺纹咬合圈数，以实现对第一连杆组件5000长度的改变，使得用户可以根据需要灵活设置第一连杆组件5000的长度。

请参考图1和6，在一种实施例中，第二连杆组件6000包括一个第二套杆6100和一个第二螺杆6200，第二套杆6100具有螺纹孔，第二螺杆6200插入第二套杆6100的螺纹孔，并与该螺纹孔螺纹连接，第二套杆6100和第二螺杆6200 中的一个与指尖4000的底部铰接，第二套杆6100和第二螺杆6200中的另一个与第二活动件3200的顶部铰接。用户可以调整第二套杆6100和第二螺杆6200 的螺纹咬合圈数，以实现对第二连杆组件6000长度的改变，使得用户可以根据需要灵活设置第二连杆组件6000的长度。

需要说明的是，第一连杆组件5000和第二连杆组件6000中，第一连杆组件5000的整体长度比第二连杆组件6000长，因此，在需要较长连杆的第一活动件2200与夹爪手指之间采用了第一连杆组件5000连接，在需要较短连杆的第二活动件3200与指尖4000之间采用了第二连杆组件6000连接。

具体的，指尖4000与指节3000间的铰接、指节3000与夹爪根部2000间的铰接，第一连杆组件5000和第二连杆组件6000两端在夹爪根部2000、指节 3000或指尖4000上的铰接都可以通过铰接座与铰接轴或插销的配合实现。例如，在两个待铰接物体上设置铰接座，铰接座都具有铰接孔，通过贯穿铰接孔的铰接轴或插销实现铰接座的转动连接，进而实现对两个物体的铰接，使得两个物体可以绕铰接轴或插销转动。

请参考图1-6，在一种实施例中，可以通过调节第一连杆组件5000和第二连杆组件6000的长度来设定夹爪手指的初始状态。

本实施例中，可以设定如下初始状态，在初始状态时，设定夹爪根部2000 和指节3000中的所有软体肌肉1000处于微小压缩形变状态下，该夹爪装置正好处于两个指尖4000相接触的状态。

因为软体肌肉1000的材料特性，使得其在非原长状态下会产生反向的弹性力。设置了初始状态后，当软体肌肉1000处于初始状态时，软体肌肉1000自身具有极大的反向弹性力，此时夹爪手指处于夹持的工作状态，软体肌肉1000 的反向弹性力将传递给夹爪手指，形成对外输出力，从而增大夹爪的夹持力。

请参考图1，在一种实施例中，指节3000和指尖4000朝向接触面的一侧包覆有硅胶层。在指节3000和指尖4000用于与物体接触的一侧包覆硅胶层，能够增加接触面积、增大可夹取物件的尺寸范围、增大摩擦力和防止物件侧滑等。硅胶层表面结构可依托需求自主设计，对各种形状和尺寸的被夹持物件具有极大的自适应性。

请参考图7和8，在一种实施例中，第一软体驱动单元和第二软体驱动单元均包括至少两个软体肌肉1000，至少两个软体肌肉1000中包括至少一个第一软体肌肉1500和至少一个第二软体肌肉1600，第一软体肌肉1500用于与流体源连通，第二软体肌肉1600用于与流体源断开，处于封闭状态，第一软体驱动单元的软体肌肉1000一端与第一活动件2200连接，另一端与根部底板2110连接，第二软体驱动单元的软体肌肉1000一端与第二活动件3200连接，另一端与指节底板3110连接。

需要说明的是，第一软体肌肉1500和第二软体肌肉1600统称为软体肌肉 1000，其结构可以完全相同，只是第二软体肌肉1600在使用时通过技术手段与流体源断开，例如，可以采用阀门、塞子或其他合适的技术手段实现。

软体的驱动结构具有参与部件少，重量轻，设计要求较低，装配简单，成本低的优点。第二软体肌肉1600在第一软体肌肉1500的带动下运动，可以为第一软体驱动单元和第二软体驱动单元提供变量更少的参数，有利于后续对所需数据的计算。

在实际使用时，夹爪装置主体可以采用3D打印技术制造，在不同应用场景下，可对该装置进行尺寸缩放，快速进行重新打印装配，直接投入使用，周期短。具体的，依托软体肌肉1000的尺寸参数可定制化3D打印设计，其可在极端恶劣环境下的正常工作能力，极大拓展了该夹爪装置的可工作领域和夹持物件范围，具有高通用性。

本实施例的夹爪装置，适用于大部分行业中的夹持抓取工作，因该装置对尺寸依赖性不大，可进行整体缩放，以调整装置抓取物件的尺寸方位和输出力大小，故不受被抓取物件的尺寸限制。如工业生产线中零部件的抓取工作、物流行业中运输件的抓取分拣工作、水下物件的抓取、各种极端恶劣环境下的抓取工作等。

在一种实施例中，软体肌肉1000与第一活动件2200、第二活动件3200、根部底板2110和指节底板3110的连接处设有定制钢板，定制钢板通过螺栓与软体肌肉1000的端盖1130锁紧，以封闭软体肌肉1000的开口，进而产生很好的气密性效果。

请参考图7和8，第一软体驱动单元和第二软体驱动单元中软体肌肉1000 的排布方式为“N+i”，N为第一软体肌肉1500的数量，i为第二软体肌肉1600 的数量，N和i为大于等于1的正整数。其中第二软体肌肉1600可以排布在第一软体结构1500的中心处。

请参考图7，在一种实施例中，第一软体驱动单元包括三个第一软体肌肉 1500和一个第二软体肌肉1600，三个第一软体肌肉1500呈等边三角形排布，一个第二软体肌肉1600位于三个第一软体肌肉1500排布成的等边三角形的中心。

采用上述N+i结构中的3+1结构，即三个第一软体肌肉1500通过气动控制主动对外输出直线运动，中心点位上的第二软体肌肉1600被胁迫运动进行拉伸或压缩。

请参考图8，在一种实施例中，第二软体驱动单元包括两个第一软体肌肉1500和一个第二软体肌肉1600，两个第一软体肌肉1500和一个第二软体肌肉 1600呈三角形排布，两个第一软体肌肉1500比第二软体肌肉1600更靠近指节 3000用于与待夹持物接触的一侧。

请参考图9，在一种实施例中，软体肌肉1000包括两个端部1100和柔性的腔体侧壁1200。

请参考图9和10，两个端部1100彼此面对。

端部1100或腔体侧壁1200上具有进出口1300，进出口1300用于供压力流体进出闭合腔体；

腔体侧壁1200具有折叠结构，折叠结构包括若干个环状脊1210、若干个侧脊1220和若干个折叠面1230，环状脊1210包括凸起设置的凸脊1211和凹陷设置的凹脊1212，在环状脊1210中，凸脊1211和凹脊1212交替首尾连接形成环状结构，环状脊1210沿闭合腔体的轴向依次排布，且每个环状结构的凸脊1211 与相邻环状结构的凹脊1212对应，每个环状结构的凹脊1212与相邻环状结构的凸脊1211对应；

环状脊1210中凸脊1211和凹脊1212的连接点为顶点，侧脊1220从一个环状脊1210的顶点延伸至相邻环状脊1210的对应顶点，折叠面1230设置在两个相邻侧脊1220以及对应的凹脊1212和凸脊1211之间，在闭合腔体内流体压强变化时，折叠结构能够产生形变，以实现折叠结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。

请参考图9和10，由于腔体侧壁1200设置了折叠结构，在使用软体肌肉 1000时，通过进出口1300输入或排出压力流体，驱动折叠面1230绕环状脊1210 形变张合，实现软体肌肉1000的伸长和缩短。相对于平滑的面来说，折叠结构的脊增加了闭合腔体对内部压强和外部负载的结构韧性，保持在大负载、大输入压强时的结构稳定性，增加软体肌肉1000对静态或者动态负载，甚至冲击负载的承受能力。从而通过环状脊1210、侧脊1220和顶点加强了软体肌肉1000 的结构强度和稳定性，使得软体肌肉1000能够在不借助外部限制结构的前提下稳定地做直线运动。由于软体肌肉1000的结构稳定，能够承受更大的流体压力并将流体压力转化为直线方向的输出力，不会出现普通软体结构在受力时结构坍塌，导致其内部流体压力被软体结构自身损耗或出现输出方向屈曲改变的情形，所以该软体肌肉1000能够输出较大的力。

请参考图9和12，软体肌肉1000经过局部的折叠结构的运动复合，形成闭合腔体的宏观运动，而这种绕脊的张合也是折叠结构对腔体宏观运动的限制。具体的，请参考图12，图12中箭头A所标注的方向为折叠面张合形变的方向。本实施例的闭合腔体内部压力改变时，压力作用在各个折叠结构的折叠面1230 上，借助折叠结构对于变形运动的引导限制作用来实现闭合腔体在一个方向的直线运动。

本实施例的软体肌肉1000克服了传统驱动方案中需要通过电机、减速器和传动机构(例如，丝杠螺母，连杆)将电机的快速转动转化为理想的直线输出时，参与部件多，重量大，设计要求高，装配润滑复杂，成本高的缺点。同时相较现有软体肌肉1000，组成更加简单(最优地，可使用一种材料来生产整个肌肉)，加工过程更加简洁高效，能够直接量产。在相同重量下能输出更大的推力。通过设计软体机肉的几何参数来获得理想输出的过程更加直接。

请参考图9-13，本实施例中软体肌肉1000的另一个优点在于，折叠结构使腔体在伸缩时保持了在垂直于轴向的任意截面的有效受压面积保持不变。从而在通过作用在两端面1110的压强推动两端面1110向伸长方向运动时，如果碰到外部阻碍，端面1110输出力与内部压强成线性关系。需要说明的是，有效受压面积我们认为是肌肉外径圆和内径圆之间的一个指定区域的面积，是通过实验和理论对比验证得出的，在本实施例的软体肌肉1000中，即为图5中B所标注的区域的面积，由于气压或者液压的原理，肌肉输出力相对于内部压力的线性是与这个有效受压面积直接相关的。因此本实施例软体肌肉1000的折叠结构能够非常接近地做到在伸长缩短的时候保持内径和外径的不变，即，保持了有效受压面积的不变，因而表现出线性的输出。此外，由于软体肌肉1000是柔性的，可以通过借助外部限制或者导向实现软体肌肉1000弯曲和扭转，进一步拓展软体肌肉1000的应用范围。

请参考图9和13，在一种实施例中，环状结构为平面对称结构。具体的，环状结构可以是平面对称的多变形，例如六边形等，具体形状可以根据实际需要灵活选择。在实际应用中，软体肌肉1000的折叠结构的每一个折叠面1230 都可以不相同。凸脊1211和凹脊1212的排布，以及每一个环状结构的几何参数、构型，都可以根据需求做特定的设计。

请参考图9和13，在一种实施例中，环状结构的形状包括六边形，环状结构为六边形，六边形的六个边包括三个凸脊1211和三个凹脊1212，三个凸脊 1211和三个凹脊1212间隔设置，且首尾依次连接形成环状结构。

请参考图9和13，在一种实施例中，环状脊1210的凸脊1211的长度均相同，环状脊1210的凹脊1212的长度均相同，凸脊1211的长度与凹脊1212的长度不同，使得每个折叠面1230都呈梯形。通过上述方案，使得折叠面1230 均为相同的梯形，梯形的折叠面1230有利于进一步提升软体肌肉1000的结构强度和稳定性。

请参考图9和13，在一种实施例中，凸脊1211的长度短于凹脊1212的长度。使得折叠面1230、凸脊1211和凹脊1212形成以凸脊1211为短边，以凹脊 1212为长边的梯形，有利于进一步提升软体肌肉1000的结构强度和稳定性。

在其他实施例中，也可以是凸脊1211的长度长于凹脊1212的长度或凸脊 1211的长度与凹脊1212的长度相同。

请参考图9-13，在一种实施例中，环状脊1210和侧脊1220的厚度大于折叠面1230的厚度。通过增大环状脊1210和侧脊1220的厚度，有利于进一步提升软体肌肉1000的结构强度和稳定性。

请参考图9-13，在一种实施例中，腔体侧壁1200具有非折叠段1240，非折叠段1240位于折叠结构的中部，将折叠结构在闭合腔体的轴向上分隔成第一折叠段和第二折叠段，第一折叠段和第二折叠均与非折叠段1240密封连接，进出口1300位于非折叠段1240。通过增加非折叠段1240，使得进出口1300能够开设在腔体侧壁1200的中部，有利于增加软体肌肉1000结构布局的多样性，使得软体肌肉1000能够适用于更广泛的工作场景。

请参考图17，在一种实施例中，腔体侧壁1200具有非折叠段1240，但开口不是设在非折叠段1240，而是设在端面1110。

请参考图9、18和19，在另一种实施例中，端部1100具有端面1110，端面 1110垂直于闭合腔体的轴心线，进出口1300位于端面1110。通过将进出口1300 设置在端部1100，有利于增加软体肌肉1000结构布局的多样性，使得软体肌肉 1000能够适用于更广泛的工作场景。

请参考图9和17，在一种实施例中，端部1100具有端面1110和安装面1120，端面1110垂直于闭合腔体的轴心线，安装面1120位于端面1110朝向腔体侧壁 1200的一侧，且沿端面1110的周向设置，安装面1120的径向长度自腔体侧壁1200所在一侧向端面1110所在一侧逐渐缩小，安装面1120用于安装法兰。通过增设安装面1120，使得法兰能够顺利安装到软体肌肉1000的端部1100，增强了在软体肌肉1000上安装法兰的便利性。

请参考图14-16，在另一种实施例中，端部1100具有端盖1130，端盖1130 垂直于闭合腔体的轴心线，端盖1130设有外接安装孔1131，外接安装孔1131 用于实现软体肌肉1000与其他部件的连接。在采用端盖1130时，端盖1130的外表面即为端面。具体的，当需要将软体肌肉1000与其他部件连接时，可以利用端盖1130的通孔，通过插销、螺栓或螺钉等部件将端盖1130与其他部件连接，方便于实现软体肌肉1000与其他部件的连接。

请参考图14-16，在一种实施例中，端盖1130与腔体侧壁1200一体成型。在其他实施例中，端盖1130与腔体也可以是分别成型再组装到一起。具体的，可以采用注塑、3D打印或其他合适的方式实现端盖1130与腔体侧壁1200的成型。

请参考图9-19，在一些实施例中，进出口1300处凸起设置有连接管1400，连接管1400的一端与进出口1300连通。在使用软体肌肉1000时，可以将输送压力流体的管道与连接管1400连接，方便于实现软体肌肉1000与外部管道的连接。

以上内容是结合具体的实施方式对本申请所作的进一步详细说明，不能认定本申请的具体实施只局限于这些说明。对于本申请所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种软体驱动的夹爪装置，其特征在于，包括：

夹爪根部，其包括第一基座、第一活动件和第一软体驱动单元，所述第一基座用于起承载作用，所述第一活动件与第一基座滑动连接，所述第一软体驱动单元设置在第一活动件与第一基座之间，用于驱动第一活动件在第一基座上滑动；

至少两个夹爪手指，所述夹爪手指相对设置，用以夹取物体，所述夹爪手指的一端与第一基座铰接；

以及至少两个第一连杆组件，一个夹爪手指对应与一个第一连杆组件的一端铰接，所述第一连杆组件的另一端与第一基座铰接，所述第一活动件的运动轨迹上具有手指夹持位和手指松脱位，在所述手指夹持位，所述第一软体驱动单元驱动第一活动件伸出，所述第一活动件带动两个对应夹爪手指绕第一基座相向转动，并夹持物体；在所述手指松脱位，所述第一软体驱动单元驱动第一活动件回缩，所述第一活动件带动两个对应夹爪手指绕第一基座相背转动，并释放物体。

2.如权利要求1所述的夹爪装置，其特征在于，所述夹爪手指包括指节和指尖，所述指节包括第二基座、第二活动件和第二软体驱动单元，所述第二基座与第一基座铰接，所述第二活动件与第二基座滑动连接，所述第二活动件具有指尖夹持位和指尖松脱位，所述第二软体驱动单元设置在第二活动件与第二基座之间，用于驱动第二活动件在指尖夹持位和指尖松脱位之间滑动；

所述夹爪装置还包括第二连杆组件，所述指尖的一端与第二基座的一端铰接，所述第二连杆组件一端与第二活动件铰接，另一端与指尖铰接，在所述指尖夹持位，所述第二软体驱动单元驱动第二活动件伸出，所述第二活动件带动对应指尖绕第二基座向相对的另一指尖转动，并夹持物体；在所述指尖松脱位，所述第二软体驱动单元驱动第二活动件回缩，所述第二活动件带动对应指尖绕第二基座背离相对的另一指尖转动，并释放物体。

3.如权利要求2所述的夹爪装置，其特征在于，所述第一软体驱动单元和第二软体驱动单元均包括至少两个软体肌肉，所述至少两个软体肌肉中包括至少一个第一软体肌肉和至少一个第二软体肌肉，所述第一软体肌肉用于与流体源连通，所述第二软体肌肉与流体源断开，处于封闭状态，所述第一软体驱动单元的软体肌肉一端与第一活动件连接，另一端与根部底板连接，所述第二软体驱动单元的软体肌肉一端与第二活动件连接，另一端与指节底板连接。

4.如权利要求3所述的夹爪装置，其特征在于，所述第一软体驱动单元包括三个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉，所述三个第一软体肌肉呈等边三角形排布，所述一个第二软体肌肉位于三个第一软体肌肉排布成的等边三角形的中心。

5.如权利要求3所述的夹爪装置，其特征在于，所述第二软体驱动单元包括两个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉，所述两个第一软体肌肉和一个第二软体肌肉呈三角形排布，所述两个第一软体肌肉比第二软体肌肉更靠近指节用于与待夹持物接触的一侧。

6.如权利要求3-5任一项所述的夹爪装置，其特征在于，所述软体肌肉包括：

两个端部，所述两个端部彼此面对；

和柔性的腔体侧壁，所述腔体侧壁设置在两个端部之间，所述腔体侧壁的两侧分别延伸到对应的端部，并沿端部的周向围合，形成闭合腔体；

所述端部或腔体侧壁上具有进出口，所述进出口用于供压力流体进出闭合腔体；

所述腔体侧壁具有折叠结构，所述折叠结构包括若干个环状脊、若干个侧脊和若干个折叠面，所述环状脊包括凸起设置的凸脊和凹陷设置的凹脊，在所述环状脊中，所述凸脊和凹脊交替首尾连接形成环状结构，所述环状脊沿闭合腔体的轴向依次排布，且每个环状结构的凸脊与相邻环状结构的凹脊对应，每个环状结构的凹脊与相邻环状结构的凸脊对应；

所述环状脊中凸脊和凹脊的连接点为顶点，所述侧脊从一个环状脊的顶点延伸至相邻环状脊的对应顶点，所述折叠面设置在两个相邻侧脊以及对应的凹脊和凸脊之间，在所述闭合腔体内流体压强变化时，所述折叠结构能够产生形变，以实现折叠结构沿闭合腔体轴向的折叠或伸展。

7.如权利要求2-5任一项所述的夹爪装置，其特征在于，所述第一基座包括根部底板、根部侧板和根部连接板，所述根部底板用于起承载作用，所述根部侧板沿根部底板的周向设置，所述根部侧板的底部延伸到根部底板的底部，并与根部底板固接，相邻根部侧板间具有间隙，所述根部底板和根部侧板围成根部的容置内腔；

所述第一活动件滑动设置在根部的容置内腔，且能够朝向或背离根部底板滑动，所述第一软体驱动单元承载于根部底板，所述第一软体驱动单元一端与根部底板连接，另一端与第一活动件连接；

所述根部连接板设置在根部侧板的顶部，并与每个根部侧板的顶部连接，所述夹爪手指的一端与根部连接板铰接。

8.如权利要求2-5任一项所述的夹爪装置，其特征在于，所述第二基座包括指节底板和指节侧板，所述指节底板用于起承载作用，所述指节侧板沿指节底板的周向设置，所述指节侧板的底部延伸到指节底板的底部，并与指节底板固接，相邻指节侧板间具有间隙，靠近接触面的指节侧板的底部与第一基座铰接，靠近接触面的指节侧板的顶部与指尖铰接，所述指节底板和指节侧板围成指节的容置内腔；

所述第二活动件滑动设置在指节的容置内腔，且能够朝向或背离指节底板滑动，所述第二软体驱动单元承载于指节底板，所述第二软体驱动单元一端与根部底板连接，另一端与第二活动件连接。

9.如权利要求2-5任一项所述的夹爪装置，其特征在于，还包括导向光轴和光轴安装座，所述第一基座和第二基座上均固设有光轴安装座，所述导向光轴固定在光轴安装座上；

所述第一基座上的导向光轴沿第一活动件的运动方向延伸，所述第一活动件活动套设于第一基座上的导向光轴，以对第一活动件的运动起导向作用，所述第二基座上的导向光轴沿第二活动件的运动方向延伸，所述第二活动件活动套设于第二基座上的导向光轴，以对第二活动件的运动起导向作用。

10.如权利要求2-5任一项所述的夹爪装置，其特征在于，所述第一连杆组件包括一对第一套杆和一个第一螺杆，所述一对第一套杆均具有螺纹孔，所述一对第一套杆的螺纹孔相对设置，所述第一螺杆包括双头螺杆，所述双头螺杆的两端对应延伸到一对第一套杆的螺纹孔内，并与螺纹孔螺纹连接，所述一对第一套杆中的一个第一套杆与第一活动件的顶部铰接，所述一对第一套杆中的另一个第一套杆与第二基座的底部铰接。

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