CN217195412U - 一种变形量大的机械手柔性手指 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种变形量大的机械手柔性手指，包括了基座、指节、指尖和管路；所述基座用于连接所述机械手的其他部件，用于对本实用新型公开的柔性手指进行固定；所述指节形状大体上呈锥形，是实现柔性手指变形的关键部位，所述指节包括若干个左腔体和右腔体，所述左腔体和右腔体相邻连接组成一个指节单元，可根据实际需要，确定左腔体和右腔体的数量；所述指尖用于提高柔性手指末端部位的刚度，所述指尖设置在所述指节单元的末端，其形状大体上呈锥形；所述管路包括设置在底部指节单元的外部管路和设置在所述所有指节单元的内部管路，所述内部管路用于连通同侧腔体的腔室，保证同侧腔体的腔室压力一致，使得腔体收缩或膨胀状态同步。

Description

一种变形量大的机械手柔性手指

技术领域

本实用新型涉及一种机械手，特别是涉及一种变形量大的机械手柔性手指。

背景技术

随着机械化、自动化的普及，工业机器人和协作机器人的末端执行器可以代替人类完成各种动作。最常见的末端执行器便是机械爪，由于要实现的功能、动作不同，机械爪的外形、构造和制作材料各不相同。

常见的机械爪一般是由金属加工制造的刚性结构，由于其具体结构在工作过程中不能灵活变化，因此在一些特殊场合推广应用受到了很大的限制。例如水果采摘、蔬菜采摘等场景下应用刚性机械爪进行采摘，会破坏水果和蔬菜表皮，加速水分流失不利于水果和蔬菜的保存运输，同时表皮破损也会降低水果、蔬菜的质量，间接造成经济损失。不同种类的水果、蔬菜其大小不一，外形各异；同种类水果、蔬菜由于其生长周期和生长部位不一样，大小也存在着一定的差别，因此刚性机械爪在此领域的运用受到了很大的限制。

吸附式的柔性吸盘针对外表光滑、形状规则的物体具有较高的抓取成功率，但是其不适用于表面粗糙、形状不规则的物体，对于重量较大的物体也不适用。

申请号为201710667696.7的中国发明专利公开了一种新型柔性手指，该柔性手指主要工作部分一侧为与抓取物体接触的手指底板，另一侧为波峰、波谷相互交替而组成的指节。利用正压和负压变化过程中波峰变形大于波谷变形的特点，实现手指底板的摆动，进而抓取和放下物体。该柔性手指底板只能实现翘曲，不能够实现收缩，且变形量小、变形速度较慢，针对体积变化大、质地柔软的物体适用性较低。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种变形量大的机械手柔性手指。本实用新型公开了一种变形量大的机械手柔性手指，可通过气压变化实现对柔性手指变形量的控制，变形范围大，制作成本低，使用方法简单。可通过控制柔性手指的指节长度，搭配不同长度的柔性手指，实现更为复杂的功能。

一种变形量大的机械手柔性手指，包括了基座、指节、指尖和管路；所述基座用于连接所述机械手的其他部件，用于对本实用新型公开的柔性手指进行固定；

所述指节形状大体上呈锥形，是实现柔性手指变形的关键部位，所述指节包括若干个左腔体和右腔体，所述左腔体和右腔体相邻连接组成一个指节单元，可根据实际需要，确定左腔体和右腔体的数量；

所述指尖用于提高柔性手指末端部位的刚度，所述指尖设置在所述指节单元的末端，其形状大体上呈锥形，所述指尖可为实心结构，或空心结构；

所述管路包括设置在底部指节单元的外部管路和设置在所述所有指节单元的内部管路，所述内部管路用于连通同侧腔体的腔室，保证同侧腔体的腔室压力一致，使得腔体收缩或膨胀状态同步；

作为一个可替代的技术方案，管路可以全部由外部管路构成，即每个管路只有外部管路，每个外部管路与所述指节一一对应连接。

所述左腔体与右腔体结构相同，相对位置方向相反，均包括加强板一、连接弧板一、变形弧板、加强板二、连接弧板二、腔壁、侧连接弧板及腔室。

所述腔体中加强板一、加强板二的宽度相似，加强板一的高度大于加强板二，两个加强板一之间通过连接弧板一连接，两个加强板二之间通过连接弧板二连接；两个变形弧板通过侧连接弧板连接；

所述腔体中加强板一、加强板二与变形弧板通过腔壁连接在一起，腔壁将相邻的左、右腔体的腔室分隔开，以确保腔室的密封性完整。

一种变形量大的机械手柔性手指，在使用过程中包括以下步骤，

(1)根据实际需要，确定柔性手指的变形量、腔体数量及管道布置形式；

(2)将一个或多个柔性手指的基座固定在合适的位置，以便柔性手指与其他物体或者与其他柔性手指配合实现既定的动作；

(3)在工作过程中左腔体与右腔体压力相反，即左腔体为正压时，右腔体为负压；相反，左腔体为负压时，右腔体为正压；

(4)当腔体内为正压时，由于加强板一高度大于加强板二，在正压的作用下加强板二侧的膨胀量大于加强板一侧的变形量使得腔体倾斜；同理，当腔体内为负压时，在负压的作用下加强板二侧的收缩量大于加强板一侧的变形量使得腔体反向倾斜；

(5)工作过程中，通过控制左、右腔体内部腔室的压力在正、负之间切换，使得左、右腔体的变形量叠加，即可实现柔性手指的变形。

本实用新型一种变形量大的机械手柔性手指关键创新点包括：

(1)创造性的腔体结构设计，将腔体两侧设计为高度不同的结构，利用柔性材料弹性模量小容易变形的特点，使得在相同的压力条件下腔体两侧产生位移差；

(2)指节内部腔体独特的布置形式和连接方式，把相邻腔体方向反转分为左腔体和右腔体，左、右腔体变形量叠加，可实现快速变形和较大的变形量；

(3)腔体内部腔室连通方式多变灵活，即可通过腔室内部管路连接，也可通过外部管路连接，可根据实际需要选择腔体连接方式；

(4)可通过调节压力高低和腔体数量实现对变形量、接触压力的控制，控制方式多样、简单。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图图；

图2为本实用新型结构剖面图图；

图3为本实用新型另一结构剖面图图；

图4为本实用新型手指结构示意图一；

图5为本实用新型手指结构示意图二；

图6为本实用新型手指结构剖面图；

图7为本实用新型变形后示意图。

图中各结构标记如下：1-基座；2-指节；3指尖；4管路；2.1-左腔体；2.2-右腔体；2.1.1-加强板1；2.1.2-连接弧板1；2.1.3-变形弧板；2.1.4-加强板2；2.1.5-连接弧板2；2.1.6-腔壁；2.1.7-侧连接弧板；2.1.8-腔室。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

一种变形量大的机械手柔性手指，包括了基座1、指节2、指尖3和管路4；所述基座1用于连接所述机械手的其他部件，用于对本实用新型公开的柔性手指进行固定；

所述指节2形状大体上呈锥形，是实现柔性手指变形的关键部位，所述指节包括若干个左腔体2.1和右腔体2.2，所述左腔体2.1和右腔体2.2相邻连接组成一个指节单元，可根据实际需要，确定左腔体2.1和右腔体2.2的数量；

所述指尖3用于提高柔性手指末端部位的刚度，所述指尖3设置在所述指节单元的末端，其形状大体上呈锥形，所述指尖可为实心结构，或空心结构；

所述管路4包括设置在底部指节单元的外部管路和设置在所述所有指节单元的内部管路，所述内部管路用于连通同侧腔体的腔室，保证同侧腔体的腔室压力一致，使得腔体收缩或膨胀状态同步；

作为一个可替代的技术方案，管路可以全部由外部管路构成，即每个管路只有外部管路，每个外部管路与所述指节一一对应连接。

所述左腔体与右腔体结构相同，相对位置方向相反，均包括加强板一2.1.1、连接弧板一2.1.2、变形弧板2.1.3、加强板二2.1.4、连接弧板二2.1.5、腔壁2.1.6、侧连接弧板2.1.7及腔室2.1.8。

所述腔体中加强板一、加强板二的宽度相似，加强板一的高度大于加强板二，两个加强板一之间通过连接弧板一连接，两个加强板二之间通过连接弧板二连接；两个变形弧板通过侧连接弧板连接；

所述腔体中加强板一、加强板二与变形弧板通过腔壁连接在一起，腔壁将相邻的左、右腔体的腔室分隔开，以确保腔室的密封性完整。

一种变形量大的机械手柔性手指，在使用过程中包括以下步骤，

(1)根据实际需要，确定柔性手指的变形量、腔体数量及管道布置形式；

(2)将一个或多个柔性手指的基座固定在合适的位置，以便柔性手指与其他物体或者与其他柔性手指配合实现既定的动作；

(3)在工作过程中左腔体与右腔体压力相反，即左腔体为正压时，右腔体为负压；相反，左腔体为负压时，右腔体为正压；

(4)当腔体内为正压时，由于加强板一高度大于加强板二，在正压的作用下加强板二侧的膨胀量大于加强板一侧的变形量使得腔体倾斜；同理，当腔体内为负压时，在负压的作用下加强板二侧的收缩量大于加强板一侧的变形量使得腔体反向倾斜；

(5)工作过程中，通过控制左、右腔体内部腔室的压力在正、负之间切换，使得左、右腔体的变形量叠加，即可实现柔性手指的变形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (6)

1.一种变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，包括：基座、指节、指尖和管路；所述基座用于连接所述机械手的其他部件，用于对柔性手指进行固定；

所述指节形状大体上呈锥形，所述指节包括若干个左腔体和右腔体，所述左腔体和右腔体相邻连接组成一个指节单元；

所述指尖设置在所述指节单元的末端，其形状大体上呈锥形；

所述管路包括设置在底部指节单元的外部管路和设置在所述所有指节单元的内部管路，所述内部管路用于连通同侧腔体的腔室，保证同侧腔体的腔室压力一致，使得腔体收缩或膨胀状态同步。

2.根据权利要求1所述的变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，根据实际需要，确定左腔体和右腔体的数量。

3.根据权利要求1所述的变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，所述指尖可为实心结构，或空心结构。

4.根据权利要求1所述的变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，所述管路全部由外部管路构成，即每个管路只有外部管路，每个外部管路与所述指节一一对应连接。

5.根据权利要求1所述的变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，所述腔体中加强板一、加强板二的宽度相似，加强板一的高度大于加强板二，两个加强板一之间通过连接弧板一连接，两个加强板二之间通过连接弧板二连接；两个变形弧板通过侧连接弧板连接。

6.根据权利要求1所述的变形量大的机械手柔性手指，其特征在于，所述腔体中加强板一、加强板二与变形弧板通过腔壁连接在一起，腔壁将相邻的左、右腔体的腔室分隔开，以确保腔室的密封性完整。

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