TWM570222U - 一種新型柔性手指 - Google Patents

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劉璐
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Abstract

本創作公開了一種新型柔性手指,包括一手指底板和一手指指面,所述手指指面連接於所述手指底板的側板面上,所述手指底板的彈性模量大於所述手指指面的彈性模量,所述手指指面包括一指尖段、一指節段和一指跟段,所述指節段包括至少一個波峰和至少一個波谷,所述波峰和波谷依次相連構成了一波浪形結構,所述指節段、和所述手指底板共同圍成一驅動腔室,所述指節段、和所述指跟段之間設置有一過渡凹槽,所述指跟段內設置有與所述驅動腔室連通的一膨脹連通腔室,所述手指底板、或所述指跟段上設置有與所述膨脹連通腔室相連通的一通氣口,當所述通氣口設置於所述手指底板上時,所述通氣口的位置與所述指跟段位置對應,藉此,該柔性手指的結構更加合理,安裝更加方便。

Description

一種新型柔性手指
本創作涉及一種柔性手指,尤其涉及一種帶腔室的柔性手指,並通過正壓或負壓改變柔性手指的變形。
在工業自動化領域,機械臂末端抓取動作主要由剛性機械手爪、或真空吸盤完成,但剛性機械手爪,由於力度難以控制,故很難對柔軟、脆弱物體實現無損抓取,而真空吸盤在搬運過程中難以適應表面粗糙、開孔的異形物體,這導致上述兩者之應用場景均存在局限性。
柔性機械手指採用彈性材料,能夠實現對柔軟、脆弱物體的抓取,而不會對物體本身產生損傷,目前的柔性手指包括指尖、及指節,指節的尾部設置為錐形的進氣嘴,錐形進氣嘴設置有法蘭沿結構,但這種結構存在以下缺點:
1.柔性手指因為柔性材料本身的強度限制,使用壽命和耐壓強度皆受到局限。
2.由於目前的柔性手指的尾部為錐形的進氣嘴,需要專 門的固定座夾住進氣嘴的法蘭沿,這樣柔性機械手的安裝比較複雜,且柔性手指的佈置形式受到限制,無法緊密排列而抓取體積較小的物品。
3.由於進氣嘴為錐形,進氣嘴和指節之間的連接部位為一個收口頸部,在柔性手指的使用過程中,由於收口頸部存在,使柔性手指在變形的過程中會產生較大幅度的晃動,此將導致該柔性手指無法適應快速抓取。
本創作所要解決的技術問題是:提供一種新型柔性手指,該柔性手指的結構更加合理,安裝更加方便。
為解決上述技術問題,本創作的技術方案是:一種新型柔性手指,包括一手指底板、和一手指指面,所述手指指面連接於所述手指底板的一側板面上,所述手指底板的彈性模量大於所述手指指面的彈性模量,所述手指指面包括一指尖段、一指節段、和一指跟段,所述指節段包括至少一個波峰和至少一個波谷,所述至少一個波峰、和所述至少一個波谷依次相連構成了一波浪形結構,所述指節段和所述手指底板共同圍成一驅動腔室,所述指節段和所述指跟段之間設置有一過渡凹槽,所述指跟段內設置有與所述驅動腔室連通的一膨脹連通腔室,所述手指底板或所述指跟段上設置有與所述膨脹連通腔室相連通的一通氣口,當所述通氣口設置於所述手指底板上時,所述通氣口的位 置與所述指跟段的位置對應。
作為一種優選的方案,所述過渡凹槽包括靠近所述指跟段的一後方凹槽壁、和靠近所述指尖段的一前方凹槽壁,所述後方凹槽壁的壁厚比所述前方凹槽壁的壁厚厚,所述後方凹槽壁構成了所述膨脹連通腔室的室壁。
作為一種優選的方案,所述膨脹連通腔室包括一膨脹變形腔室和一連通腔室,所述膨脹變形腔室的位置靠近所述指節段,所述連通腔室的位置遠離所述指節段,所述膨脹變形腔室的形狀與所述指節段的波峰圍成的腔室形狀相仿,所述通氣口與所述連通腔室連通。
作為一種優選的方案,所述指節段的波谷的谷底處內嵌有一增強片。
作為一種優選的方案,所述驅動腔室包括由所述指節段和所述手指底板之間的間隙構成的一主通道、和由所述指節段自身圍成的一分腔室,所述主通道內設置有至少一組加強筋片,該至少一組加強筋片將所述主通道分隔成至少兩個分通道,所述分通道均與所述分腔室連通,每組加強筋片包括與所述指節段的波谷數量相等的一筋片本體,該筋片本體一一對應連接於所述指節段的波谷的谷底、和所述手指底板之間。
作為一種優選的方案,所述加強筋片為兩組,對應的所述分通道的數量為三條。
作為一種優選的方案,所述過渡凹槽的槽底內嵌有一增強片。
作為一種優選的方案,所述指跟段的形狀為長方體狀或者半球狀。
作為一種優選的方案,所述手指底板的另一側板面上設置有增大摩擦力的粗糙結構。
採用了上述技術方案後,本創作的技術效果是:由於所述指節段、和所述手指底板共同圍成了一驅動腔室,且所述指節段和所述指跟段之間設置有一過渡凹槽,所述指跟段內設置有與所述驅動腔室連通的一膨脹連通腔室,故該柔性手指在安裝時只需要將所述通氣口套在連接接頭上,然後利用罩殼扣蓋在指跟上,並使其側壁處於所述過渡凹槽內,這樣固定非常方便,安裝簡單,同時,所述膨脹連通腔室在充氣時也會膨脹,這樣使罩殼和整個指跟的接觸更加貼合,柔性手指的密封性更好,另外,所述手指底板是延伸至整個柔性手指的長度,故柔性手指固定後,由於所述手指底板的彈性模量大,因此,柔性手指晃動小, 更合適快速抓取,抓取的動作更加準確可靠。
又,由於所述過渡凹槽包括靠近所述指跟段的所述後方凹槽壁、和靠近所述指尖段的所述前方凹槽壁,且所述後方凹槽壁的壁厚比所述前方凹槽壁的壁厚厚,所述後方凹槽壁構成了所述膨脹連通腔室的室壁,這樣進一步增加了所述後方凹槽壁的強度,變形的難度增加,進而使柔性手指變形時的晃動進一步減小。
又,由於所述膨脹連通腔室包括:所述膨脹變形腔室、和所述連通腔室,所述膨脹變形腔室的位置靠近所述指節段,所述連通腔室的位置遠離所述指節段,所述膨脹變形腔室的形狀與所述指節段的波峰圍成的腔室形狀相仿,所述通氣口與所述連通腔室連通,該膨脹連通腔室結構合理,使柔性手指在成型的過程中可以根據需要選擇通氣口的位置,減少成型模具的數量。
又,由於所述指節段的波谷的谷底處內嵌有一增強片,該增強片可以增強手指的耐壓強度,延長了柔性手指的使用壽命。
又,由於所述驅動腔室包括由所述指節段和所述手指底板之間的間隙構成的所述主通道、和由所述指節段自身圍成的所述分腔室,所述主通道內設置有至少一組加強 筋片,該至少一組加強筋片將所述主通道分隔成至少兩個分通道,所述分通道均與所述分腔室連通,每組加強筋片包括與所述指節段的波谷數量相等的筋片本體,該筋片本體一一對應連接於所述指節段的波谷的谷底、和所述手指底板之間,同樣,該加強筋片可極大的提高了柔性手指在耐壓強度,極大的提高了使用壽命。
為使貴審查委員得以清楚了解本創作之目的、技術特徵及其實施後之功效,茲以下列說明搭配圖示進行說明,敬請參閱。
100‧‧‧柔性手指
1‧‧‧手指指面
11‧‧‧指跟段
12‧‧‧指節段
121‧‧‧波峰
122‧‧‧波谷
13‧‧‧指尖段
14‧‧‧過渡凹槽
141‧‧‧後方凹槽壁
142‧‧‧前方凹槽壁
15‧‧‧筋片本體
16‧‧‧驅動腔室
161‧‧‧分腔室
162‧‧‧主通道
1621‧‧‧分通道
171‧‧‧膨脹變形腔室
172‧‧‧膨脹連通腔室
18‧‧‧增強片
2‧‧‧手指底板
21‧‧‧球面凸起
22‧‧‧通氣口
200‧‧‧罩殼
300‧‧‧安裝基體
400‧‧‧進出氣接頭
第1圖,是本創作之實施例1的立體圖;第2圖,是本創作之實施例1的另一角度的立體圖;第3圖,是實施例1的俯視圖;第4圖,是第3圖在AA處的剖視圖;第5圖,是第3圖在BB處的剖視圖;第6圖,是實施例1中柔性手指安裝時的剖視圖;第7圖,是實施例2的柔性手指的剖視圖;
實施例1
如第1圖至第6圖所示,一種新型柔性手指100,包括: 一手指底板2和一手指指面1,所述手指指面1連接於手指底板2的一側板面上,所述手指底板2的彈性模量大於手指指面1的彈性模量,其中,彈性模量的不同可以採用不同的彈性模量的材料實現,也可以採用其他的物理方式實現,例如,手指底板2和手指指面1的材料相同,只是在手指底板2內嵌入彈性模量大的材料,從而改變了手指底板2的整體的彈性模量。柔性手指100一般採用彈性材料、或合成纖維材料製成,如橡膠材質。
如第1圖、第2圖、第3圖、和第6圖所示,所述手指指面1包括:一指尖段13、一指節段12、和一指跟段11,所述指節段12包括至少一個波峰121和至少一個波谷122,所述至少一個波峰121、和至少一個波谷122依次相連構成一波浪形結構,波峰121和波谷122的數量可根據實際的抓取要求進行選擇和設計,波峰121波谷122的數量決定了柔性手指100的長度,波峰121和波谷122的形狀可以為多種形狀,例如可以為V字形,或者為拱門形,或者為矩形。所述指跟段11的形狀為長方體狀或者半球狀,若作為長方體形狀則方便成型,製作難度低。而所述手指底板2的另一側板面上設置有增大摩擦力的粗糙結構。該粗糙結構可以增加柔性手指100抓取時的摩擦力,例如可以是球面凸起21、或者為波形凸起。
所述指節段12和所述手指底板2共同圍成了一驅動 腔室16,所述指節段12和所述指跟段11之間設置有一過渡凹槽14,所述指跟段11內設置有與驅動腔室16連通的一膨脹連通腔室172,所述手指底板2或指跟段11上設置有與膨脹連通腔室172相連通的一通氣口22,當所述通氣口22設置於手指底板2上時,通氣口22的位置與指跟段11位置對應。
本實施例中,通氣口22是設置於手指底板2上,且與指跟段11的位置對應,通氣口22還可以設置在指跟段11上,例如設置在指跟段11的尾部、或者指跟段11的頂部。
如第4圖所示,所述過渡凹槽14包括靠近指跟段11的後方凹槽壁141、和靠近指尖段13的前方凹槽壁142,所述後方凹槽壁141的壁厚比前方凹槽壁142的壁厚厚,較佳情況下,所述後方凹槽壁141的壁厚為前方凹槽壁142的壁厚的1.5倍,所述後方凹槽壁141構成了所述膨脹連通腔室172的室壁,而指節段12的波峰121包括峰頂和位置峰頂兩側的波峰121側壁,所述波谷122包括谷底、和位於谷底兩側的波谷122側壁,波峰121側壁、和波谷122側壁之間相連接,而前方凹槽壁142的壁厚、和指節的所有的波峰121側壁、和波谷122側壁的厚度相等,並且前方凹槽壁142是作為指節段12尾部的波峰121側壁。
如第4圖所示,所述膨脹連通腔室172包括:膨脹變形腔室171和連通腔室,所述膨脹變形腔室171的位置靠近指 節段12,所述連通腔室的位置遠離指節段12,所述膨脹變形腔室171的形狀與指節段12的波峰121圍成的腔室形狀相仿,所述通氣口22與所述連通腔室連通。這種膨脹連通腔室172的結構,可以在對柔性手指100進行成型時選擇通氣口22的位置。
本實施例中(實施例1),如第4圖和第5圖所示,所述驅動腔室16包括由指節段12和手指底板2之間的間隙構成的主通道162、和由指節段12自身圍成的分腔室161,所述主通道162內設置有至少一組加強筋片,該至少一組加強筋片將主通道162分隔成至少兩個分通道1621,加強筋片將主通道162在寬度方向上均分,使各分通道1621氣流更加均勻,避免柔性手指100彎曲或張開時發生偏移變形;所述分通道1621均與分腔室161連通,每組加強筋片包括與指節段12的波谷122數量相等的筋片本體15,該筋片本體15一一對應連接於指節段12的波谷122的谷底和手指底板2之間。本實施例中,所述加強筋片為兩組,對應的,所述分通道1621的數量為三條。
實施例2
如第7圖所示,本實施例與實施例1中的結構基本相同,所述指節段12的波谷122的谷底處內嵌有一增強片18,同樣,所述過渡凹槽14的槽底內嵌有一增強片18。該增強片18為纖維片,且該增強片18和實施例1中的加強筋片可以 同時存在,使其使用壽命更長。
綜上所述,本創作的工作原理是:如「第6圖」所示,首先將柔性手指100固定於安裝基體300上,第6圖中,安裝基體300上安裝了標準的進出氣接頭400,而柔性手指100的通氣口22套在進出氣接頭400上,然後將罩殼200口罩在柔性手指100的指跟段11上,罩扣的側壁處於過渡凹槽14內,罩扣和安裝基體300之間固定。柔性手指100成對佈置,通過控制柔性手指100的驅動空腔內氣壓的高低,柔性手指100在內部壓力增大時,手指指面1的膨脹變形量大於手指底板2的變形量,進而產生向手指底部的彎曲,從而完成抓取動作,當柔性手指100內部負壓時產生向手指指面1的彎曲,完成對抓取目標的釋放動作,本柔性手指100可採用氣體作為驅動介質,也可以採用液體作為驅動介質。
以上所述實施例僅為本創作的優選實施方式的描述,並非用以限定本創作實施之範圍,在不脫離本創作設計精神的基礎上,對本創作技術方案作出的各種變形、改造、均等變化與修飾,均應落入本創作之專利範圍內。
綜上所述,本創作之功效,係具有「產業利用性」、「新穎性」與「進步性」等專利要件;申請人爰依專利法之規定,向 鈞局提起新型專利之申請。

Claims (9)

  1. 一種新型柔性手指,包括一手指底板(2)和一手指指面(1),該手指指面(1)連接於該手指底板(2)的一側板面上,其特徵在於:該手指底板(2)的彈性模量大於該手指指面(1)的彈性模量,該手指指面(1)包括一指尖段(13)、一指節段(12)和一指跟段(11),該指節段(12)包括至少一個波峰(121)、和至少一個波谷(122),該至少一個波峰(121)、和該至少一個波谷(122)依次相連構成一波浪形結構,該指節段(12)和該手指底板(2)共同圍成了一驅動腔室(16),該指節段(12)和該指跟段(11)之間設置有一過渡凹槽(14),該指跟段(11)內設置有與該驅動腔室(16)連通的一膨脹連通腔室(172),該手指底板(2)、或該指跟段(11)上設置有與該膨脹連通腔室(172)相連通的一通氣口(22),當該通氣口(22)設置於該手指底板(2)上時,該通氣口(22)的位置與該指跟段(11)位置對應。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該過渡凹槽(14)包括靠近該指跟段(11)的一後方凹槽壁(141)、和靠近該指尖段(13)的一前方凹槽壁(142),該後方凹槽壁(141)的壁厚比該前方凹槽壁(142)的壁厚厚,該後方凹槽壁(141)構成了該膨脹連通腔室(172)的室壁。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該膨脹連通腔室(172)包括一膨脹變形腔室(171)、和一連通腔室,該膨脹變形腔室(171)的位置靠近該指節段(12),該連通腔室的位置遠離該指節段(12),該膨脹變形腔室(171)的形狀與該指節段(12)的該波峰(121)圍成的腔室形狀相仿,該通氣口(22)與該連通腔室連通。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該指節段(12) 的該波谷(122)的谷底處內嵌有一增強片(18)。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項任一項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該驅動腔室(16)包括由該指節段(12)和該手指底板(2)之間的間隙構成的一主通道(162)、和由該指節段(12)自身圍成的一分腔室(161),該主通道(162)內設置有至少一組加強筋片,該至少一組加強筋片將該主通道(162)分隔成至少兩個分通道(1621),各該分通道(1621)均與該分腔室(161)連通,每組該加強筋片包括與該指節段(12)的該波谷(122)數量相等的一筋片本體(15),該筋片本體(15)一一對應連接於該指節段(12)的該波谷(122)的谷底、和該手指底板(2)之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該加強筋片為兩組,對應的該分通道(1621)的數量為三條。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該過渡凹槽(14)的槽底內嵌有一增強片(18)。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該指跟段(11)的形狀為長方體狀或者半球狀。
  9. 如申請專利範圍第5項所述之新型柔性手指,其特徵在於:該手指底板(2)的另一側板面上設置有增大摩擦力的一粗糙結構。
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