CN212859509U - 一种被动包覆式自适应柔性夹具 - Google Patents
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Abstract
本公开实施例公开了一种被动包覆式自适应柔性夹具，涉及柔性夹具领域；包括：至少一个动力模块1、多个连接件2和多个柔性弯曲单元3；所述连接件2分别与所述柔性弯曲单元3和所述动力模块1连接；所述动力模块1执行预设距离内的相对运动；其中，所述柔性弯曲单元3至少包括柔性包覆边31和刚性结构边32；所述柔性包覆边31的两端均与所述刚性结构边32连接，并与所述刚性结构边32的内部边形成容纳空间；所述柔性包覆边31由具有张力的柔性材料构成；此种夹具，不仅结构简单，控制方式简便，灵活性高，而且还能针对不同外形的待抓取物件形成较大的包覆性能，能抓取外形较为复杂的物件，抓取性能良好。
Description
技术领域
本公开涉及柔性夹具领域，具体涉及一种被动包覆式自适应柔性夹具。
背景技术
目前，用于工业应用的机器人夹具通常采用电动、气动或液压三种方式来驱动末端的夹爪实现闭合或张开，然而它们只能用于实现物体的单纯夹持握紧；尤其是现有技术中比较常见的柔性夹具需要依靠气囊结构的变形来完成抓取动作，包覆效果比较有限，通常需要设计较为复杂的气动控制方案进行，而且很难操控它们去适应物体的形状，灵活性非常差；为了增加灵活性，越来越多的人将目光放在自适应夹具上，但是常见的自适应夹具往往有着较复杂的传动结构，价格比较昂贵，可靠性不高，存在较大的局限性。
实用新型内容
针对现有技术中的上述技术问题，本公开实施例提出了一种被动包覆式自适应柔性夹具，以解决现有技术中夹具包覆效果有限、灵活性较差、结构复杂、可靠性不高等问题。
本公开实施例提供了一种被动包覆式自适应柔性夹具，包括：
至少一个动力模块1、多个连接件2和多个柔性弯曲单元3；所述连接件2分别与所述柔性弯曲单元3和所述动力模块1连接；所述动力模块1执行预设距离内的相对运动；
其中，所述柔性弯曲单元3至少包括柔性包覆边31和刚性结构边32；所述柔性包覆边31的两端均与所述刚性结构边32连接，并与所述刚性结构边32的内部边形成容纳空间；
所述柔性包覆边31由具有张力的薄型柔性材料构成。
在一些实施例中，当所述夹具启动抓合时，所述动力模块1在预设距离内做相对运动，所述柔性包覆边31相互靠近，包覆住所述夹具张开时位于所述柔性包覆边31之间的待抓取物件。
在一些实施例中，当所述柔性包覆边31与待抓取物件接触时，会根据所述待抓取物件的外形受力自适应变形；所述刚性结构边32为所述柔性包覆边31提供张力并限制所述柔性包覆边31的变形范围，形成对所述待抓取物件的包覆。
在一些实施例中，所述刚性结构边32为一体成型结构。
在一些实施例中，所述刚性结构边32中存在夹角。
在一些实施例中，所述柔性弯曲单元3还包括弹性钢片和/或扭簧33，用于连接多条所述刚性结构边32。
在一些实施例中，所述柔性弯曲单元3还包括安装结构34，并通过所述安装结构34固定于所述连接件2上。
在一些实施例中，所述动力模块1具体包括：平行气爪、摆动气爪、薄型气爪、平行电爪、摆动电爪、直线模组及气缸中的一个或多个。
在一些实施例中，所述薄型柔性材料具体包括布料和/或纤维网。
本公开实施例公开的被动包覆式自适应柔性夹具，不仅结构简单，控制方式简便，灵活性高，而且还能针对不同外形的待抓取物件形成较大的包覆性能，能抓取外形较为复杂的物件，抓取性能良好。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本公开的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本公开进行任何限制，在附图中：
图1是现有技术中一种柔性夹爪外部气囊结构的张开闭合趋势示意图；
图2是现有技术中一种柔性柔性自适应欠驱动机器人手爪结构示意图；
图3是根据本公开的一些实施例所示的一种被动包覆式自适应柔性夹具结构示意图；
图4是根据本公开的一些实施例所示的柔性弯曲单元的结构示意图；
图5是根据本公开的一些实施例所示的被动包覆式自适应柔性夹具张开状态时的示意图；
图6是根据本公开的一些实施例所示的被动包覆式自适应柔性夹具抓合状态时的示意图；
图7是根据本公开的一些实施例所示的柔性弯曲单元的结构示意图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，通过示例阐述了本公开的许多具体细节，以便提供对相关披露的透彻理解。然而，对于本领域的普通技术人员来讲，本公开显而易见的可以在没有这些细节的情况下实施。应当理解的是，本公开中使用“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”术语，是用于区分在顺序排列中不同级别的不同部件、元件、部分或组件的一种方法。然而，如果其他表达式可以实现相同的目的，这些术语可以被其他表达式替换。
应当理解的是，当设备、单元或模块被称为“在……上”、“连接到”或“耦合到”另一设备、单元或模块时，其可以直接在另一设备、单元或模块上，连接或耦合到或与其他设备、单元或模块通信，或者可以存在中间设备、单元或模块，除非上下文明确提示例外情形。例如，本公开所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列条目的任何一个和所有组合。
本公开所用术语仅为了描述特定实施例，而非限制本公开范围。如本公开说明书和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件，而该类表述并不构成一个排它性的罗列，其他特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件也可以包含在内。
参看下面的说明以及附图，本公开的这些或其他特征和特点、操作方法、结构的相关元素的功能、部分的结合以及制造的经济性可以被更好地理解，其中说明和附图形成了说明书的一部分。然而，可以清楚地理解，附图仅用作说明和描述的目的，并不意在限定本公开的保护范围。可以理解的是，附图并非按比例绘制。
本公开中使用了多种结构图用来说明根据本公开的实施例的各种变形。应当理解的是，前面或下面的结构并不是用来限定本公开。本公开的保护范围以权利要求为准。
现有技术中，用于工业应用的机器人夹具通常采用电动、气动或液压三种方式来驱动末端的夹爪实现闭合或张开，然而它们只能用于实现物体的单纯夹持握紧；尤其是现有技术中比较常见的柔性夹具需要依靠气囊结构的变形来完成抓取动作，包覆效果比较有限，通常需要设计较为复杂的气动控制方案进行，而且很难操控它们去适应物体的形状，灵活性非常差，如图1所示的一种柔性夹爪外部气囊结构的张开闭合趋势示意图；为了增加灵活性，越来越多的人将目光放在自适应夹具上，但是常见的自适应夹具往往有着较复杂的传动结构，如图2所示的柔性自适应欠驱动机器人手爪，价格比较昂贵，可靠性不高，存在较大的局限性。
本公开实施例公开了一种被动包覆式自适应柔性夹具，如图3所示，具体包括：
至少一个动力模块1、多个连接件2和多个柔性弯曲单元3；所述连接件2分别与所述柔性弯曲单元3和所述动力模块1连接；所述连接件2将所述动力模块1的相对运动传递给所述柔性弯曲单元3；所述动力模块1执行预设距离内的相对运动；
其中，所述柔性弯曲单元3至少包括柔性包覆边31和刚性结构边32；所述柔性包覆边31的两端均与所述刚性结构边32连接；并与所述刚性结构边32的内部边形成容纳空间；具体如图4所示。
所述柔性包覆边31由具有张力的薄型柔性材料构成。
在一些实施例中，所述动力模块1具体包括：平行气爪、摆动气爪、薄型气爪、平行电爪、摆动电爪、直线模组及气缸中的一个或多个；具体地，可根据具体使用场景进行合理选型，能提供一定行程内的相对运动即可，本公开实施例以某款薄型气爪为例进行演示。
进一步地，连接件2将动力模块1的相对运动传递给柔性弯曲单元3，即柔性弯曲单元3随着动力模块1的运动而运动。
具体地，夹具使用状态图如图5、图6所示；其中图5为夹具张开状态，图6为夹具抓合状态；当夹具启动抓合时，整个夹具的两个柔性包覆边31处于接近平行的状态，当动力模块1夹紧时，两个柔性包覆边31也相互靠近，包覆住夹具张开时位于两个柔性包覆边31之间的物件。
更具体地，当所述柔性包覆边31与待抓取物件接触时，会根据所述待抓取物件的外形受力自适应变形；所述刚性结构边32为所述柔性包覆边31提供张力并限制所述柔性包覆边31的变形范围，形成对所述待抓取物件的包覆。
在一些实施例中，所述刚性结构边32中存在夹角，且夹角要有扩张的趋势或闭合后恢复原状的趋势。
具体地，柔性包覆边31需要具有高度的柔性及良好的抗拉伸能力，刚性结构边32需要具有较好的刚性，刚性结构边的夹角要有张开的趋势或闭合后恢复原状的趋势，以在柔性包覆边变形时提供张力。当柔性包覆边接触待抓取物件时，受力变形，刚性结构边32的夹角减小，整体包覆待抓取物件外轮廓，实现抓取。
在一些实施例中，所述刚性结构边32为一体成型结构；
具体地，此时的柔性弯曲单元3包括多条刚性结构边32，除了与连接件2直接连接的刚性结构边32外，在抓取物件时使用到的刚性结构边32之间存在一体成型的柔铰点，可以依据所述柔铰点做相对转动。
在一些实施例中，所述柔性弯曲单元3还包括弹性钢片和/或扭簧33，用于连接多条所述刚性结构边32；具体如图7所示；其中，弹性钢片和/或扭簧33的作用是提供刚性结构边32张开的力。
在一些实施例中，所述柔性弯曲单元3还包括安装结构34，通过所述安装结构34固定于所述连接件2上。
具体地，所述安装结构34具体包括安装接口及与连接件2连接的外壳；或者，所述安装结构34仅包括安装接口，直接与连接件2上的安装部件连接。
在一些实施例中，所述薄型柔性材料具体包括布料和/或纤维网。
具体地，当薄型柔性材料受到一定张力时，即受到待抓取物件的挤压时，会根据待抓取物件外形发生自适应变形并对待抓取物件产生一定的包覆，此时待抓取物件与薄型柔性材料之间会有较大的接触面积；当薄型柔性材料具有较好的抗拉伸性能时，待抓取物件和薄型柔性材料之间的压力可以增到较大而不必担心的过度拉伸，同时，薄型柔性材料对待抓取物件的包覆性不会有太大损失。因此，受到一定张力的、具有较好的抗拉伸性能的薄型柔性材料可以对待抓取物件产生较好的包覆性能和较大的摩擦力，这两方面的性能正是夹具所需的。
需要说明的是，本公开实施例中涉及的“刚性”和“柔性”的概念是相对而言的，刚性结构边32和柔性包覆边31并非一定是由刚性材料和柔性材料制作而成；此外，两者也可以采用相同的材质制作而成，通过改变厚度和/或长度和/或宽度，使得两者刚柔度不同。故本公开实施例中对夹具的具体材质不做限定。
在本公开实施例中，并未对动力模块1、连接件2及柔性弯曲单元3的数量进行严格限制；实施例中仅展示了最简单的结构，基于示例结构进行的数量上的改动及相应结构上的改动，均应包含在本公开的保护范围之内。
本实用新型公开的被动包覆式自适应柔性夹具，结构简单，控制方式简便，能针对不同外形的待抓取物件形成优于大多数夹具的包覆性能，从而能抓取外形较为复杂的物件，抓取性能良好。
应当理解的是，本公开的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本公开的原理，而不构成对本公开的限制。因此，在不偏离本公开的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。此外，本公开所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
Claims (9)
1.一种被动包覆式自适应柔性夹具，其特征在于，包括：
至少一个动力模块(1)、多个连接件(2)和多个柔性弯曲单元(3)；所述连接件(2)分别与所述柔性弯曲单元(3)和所述动力模块(1)连接；所述动力模块(1)执行预设距离内的相对运动；
其中，所述柔性弯曲单元(3)至少包括柔性包覆边(31)和刚性结构边(32)；所述柔性包覆边(31)的两端均与所述刚性结构边(32)连接，并与所述刚性结构边(32)的内部边形成容纳空间；
所述柔性包覆边(31)由具有张力的柔性材料构成。
2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，当所述夹具启动抓合时，所述动力模块(1)在预设距离内做相对运动，所述柔性包覆边(31)相互靠近，包覆住所述夹具张开时位于所述柔性包覆边(31)之间的待抓取物件。
3.根据权利要求2所述的夹具，其特征在于，当所述柔性包覆边(31)与待抓取物件接触时，会根据所述待抓取物件的外形受力自适应变形；所述刚性结构边(32)为所述柔性包覆边(31)提供张力并限制所述柔性包覆边(31)的变形范围，形成对所述待抓取物件的包覆。
4.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述刚性结构边(32)为一体成型结构。
5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述刚性结构边(32)中存在夹角。
6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述柔性弯曲单元(3) 还包括弹性钢片和/或扭簧(33)，用于连接多条所述刚性结构边(32)。
7.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述柔性弯曲单元(3)还包括安装结构(34)，并通过所述安装结构(34)固定于所述连接件(2)上。
8.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述动力模块(1)具体包括：平行气爪、摆动气爪、薄型气爪、平行电爪、摆动电爪、直线模组及气缸中的一个或多个。
9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述柔性材料具体包括布料和/或纤维网。
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|---|---|---|---|
| CN202021079345.8U CN212859509U (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种被动包覆式自适应柔性夹具 |
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| CN202021079345.8U CN212859509U (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种被动包覆式自适应柔性夹具 |
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|---|---|
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| CN202021079345.8U Active CN212859509U (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种被动包覆式自适应柔性夹具 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113246165A (zh) * | 2021-06-09 | 2021-08-13 | 北京软体机器人科技有限公司 | 一种柔性驱动夹具 |
| WO2023024261A1 (zh) * | 2021-08-25 | 2023-03-02 | 浙江大学 | 一种三维无线磁性机器人及控制方法 |
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2020
- 2020-06-12 CN CN202021079345.8U patent/CN212859509U/zh active Active
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