本发明专利技术属于机器人技术和机械制造领域，涉及一种弹射抓取机器人，它包括基座，方向调整机构，发射机构，收缩机构，粘附抓取机构和控制系统。本发明专利技术的弹射抓取机器人能够通过压缩弹簧的形变产生弹力实现机器人抓取机构的弹射，并通过收缩机构实现机器人抓取机构的收回，还可通过调整发射机构的弹射方向实现多方位抓取或越障抓取。本发明专利技术的弹射抓取机器人具有结构简单，抓取速度快，抓取距离远等优点，能够解决传统工业机器人本体不能移动、抓取空间受限的问题，提高产品分拣、传输等工作效率，同时还可用于农业等相关领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机器人技术和机械制造领域，具体涉及一种弹射式快速抓取机器人。
技术介绍
自然界的一些动物具有飞凡的捕捉能力，比如变色蜥蜴弹舌捕食的运动过程中其特殊的舌部以高达400m/s2的加速度和3.5m/s的速度弹射至其身体长度2倍的距离。受该生物器官的行为方式的启发，拟开发一种弹射式抓取机器人，与传统的刚性抓取机器人相比，弹射式抓取机器人具有速度快，抓取范围广，机动性强，环境适应性强等特点。为了解决传统工业抓取机器人只能应用于结构化环境，且存在本体不可移动，不具备伸展能力、环境适应性较差等局限性等问题，目前国内外科学家都在探索机动灵活、可伸展的、高效的抓取方式。随着生物力学、机械设计、仿生材料、优化控制等多学科的发展与交叉融合，科研人员研宄各式各样的抓取机器人，如美国科学家Walker采用四段二自由度的骨节式弹性支柱串联方式模拟象鼻的连续型柔性结构，并采用电机带动绳索驱动弹性体弯曲，实现仿象鼻连续型机器人非结构化环境下的远距离重物抓取，Trivedi等人研制了一种仿章鱼触角机器人，采用气动人工肌肉(Pneumatic Artificial Muscle)制作具备横向弯曲和纵向延伸能力的驱动单元，模拟章鱼柔性地卷起远距离的目标物体。除此之外，为了提高机器人抓取运动的伸展性能，Guerra采用导轨连接多导管的刚性结构设计了可伸缩机械臂，有效地提高了机器人的抓取空间。上述的抓取机器人都具有较强的伸展能力，操作范围较大、能够有效实现远距离的目标抓取，但最大的不足之处在于抓取速度慢(均小于0.lm/s)，根本无法满足实际应用中的抓取速度要求。【专利技术内容】本专利技术的目的是针对现有的工业抓取机器人伸展能力弱，操作范围较小，以及仿生抓取机器人抓取速度较慢的局限性问题，设计一种能够实现快速弹射抓取机器人，能够实现远距离目标的快速抓取，同时，也为越障抓取提供一种解决方案。为了实现上述目标，以变色蜥蜴弹舌捕食的运动方式作为参考，采用简化结构设计和控制方式的方法，本专利技术的一种弹射式快速抓取机器人，其特征在于:所述的弹射式快速抓取机器人包括方向调整机构，基座，发射机构，收缩机构及粘附抓取机构；所述方向调整机构由伺服电机一，方向调整板及合页构成，所述方向调整板通过所述合页安装在基座上面，基座上固定支架一，支架一上安装伺服电机一，所述伺服电机一输出轴连接方向调整板；所述发射机构由压缩弹簧和连接装置一构成，压缩弹簧的一端通过连接装置一固定在方向调整板的侧面；所述收缩机构由转轴，非弹性绳，伺服电机二构成，所述转轴安装在基座上面，基座上固定的支架二上安装伺服电机二，所述伺服电机二的输出轴与转轴的中心轴连接，所述非弹性绳的始端固定在转轴上，并在转轴上绕多圈，所述非弹性绳的末端穿过方向调整板与粘附抓取机构相连；所述粘附抓取机构包括粘附面和粘附面与非弹性绳的连接装置二。上述的弹射式快速抓取机器人的抓取方式，其特征在于该弹射式快速抓取机器人的粘附抓取机构在弹射阶段受非弹性绳的牵引压缩弹簧，使弹簧产生形变并产生与绳牵引方向相反的法向压力，当切断牵引力时，该弹簧释放弹力推动粘附抓取机构实现粘附抓取机构向前发射。上述的弹射式快速抓取机器人的抓取方式，其特征在于该弹射式快速抓取机器人的收缩机构上的伺服电机二通过旋转运动带动所述卷轴快速旋转收回非弹性绳，将与非弹性绳末端相连的粘附抓取机构迅速收回，实现抓取机构的缩回。上述的弹射式快速抓取机器人的抓取方式，其特征在于该弹射式快速抓取机器人通过控制伺服电机一的旋转运动改变方向调整机构的切面方向，从而改变与方向调整机构垂直的压缩弹簧的方向，以实现粘附抓取机构按规划的抛物线轨迹完成弹射运动，或实现越障抓取。本专利技术的弹射式快速抓取机器人，可以实现模仿蜥蜴弹舌的快速弹射抓取和快速缩回的功能。发射机构上的弹簧提供抓取机构弹射的动力来源，通过改变弹簧的压缩程度以及方向调整机构的角度调整发射力的大小以及发射的角度，结合粘附抓取机构的重量参数，规划机器人的抓取运动轨迹，实现多方位目标的精确抓取或越障抓取。收缩机构的非弹性绳的牵引提供抓取机构的缩回的动力来源，通过伺服电机带动卷轴快速旋转收回抓取机构。由于该弹射式快速抓取机器人具有结构简单，抓取速度快，抓取距离远等优点，能够解决传统工业机器人抓取空间受限的问题，提高产品分拣、传输等工作效率，同时还可用于农业等相关领域。【附图说明】图1为本专利技术弹射式快速抓取机器人的结构示意图；图2为本专利技术弹射式快速抓取机器人越障抓取示意图；图3为本专利技术弹射式快速抓取机器人抓取机构收回示意图；图中，1、方向调整机构；2、基座；3、支架一 ；4、伺服电机一 ；5、方向调整板；6、发射机构；7、压缩弹簧；8、连接装置一 ；9、收缩机构；10、转轴；11、非弹性绳；12、伺服电机二 ；13、支架二 ；14、粘附抓取机构；15、粘附面；16、连接装置二 ；17、合页。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术进行详细的解释说明，如图1，一种弹射式快速抓取机器人，包括方向调整机构1，基座2，发射机构6，收缩机构9和粘附抓取机构14 ;所述方向调整机构⑴由伺服电机一(4)，方向调整板(5)及合页(17)构成，所述方向调整板(5)通过所述合页(17)安装在基座(2)上面，所述基座(2)上固定支架一(3)，所述支架一(3)上安装伺服电机一(4)，所述伺服电机一(4)输出轴连接方向调整板(5);所述发射机构(6)由压缩弹簧(7)和连接装置一(8)构成，所述压缩弹簧(7)的一端通过所述连接装置一(8)固定在所述方向当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种弹射式快速抓取机器人，其特征在于:所述的弹射式快速抓取机器人包括方向调整机构(1)，基座(2)，发射机构(6)，收缩机构(9)及粘附抓取机构(14)；所述方向调整机构(1)由伺服电机一(4)，方向调整板(5)及合页(17)构成，所述方向调整板(5)通过所述合页(17)安装在基座(2)上面，所述基座(2)上固定支架一(3)，所述支架一(3)上安装伺服电机一(4)，所述伺服电机一(4)输出轴连接方向调整板(5)；所述发射机构(6)由压缩弹簧(7)和连接装置一(8)构成，所述压缩弹簧(7)的一端通过所述连接装置一(8)固定在所述方向调整板(5)的侧面；所述收缩机构(9)由转轴(10)，非弹性绳(11)，伺服电机二(12)构成，所述转轴(10)安装在所述基座(2)上面，所述基座(2)固定的支架二(13)上安装伺服电机二(12)，所述伺服电机二(12)的输出轴与转轴(10)的中心轴连接，所述非弹性绳(11)的始端固定在转轴上，并在转轴(10)上绕多圈，所述非弹性绳(11)的末端穿过所述方向调整板(5)与粘附抓取机构(14)相连；所述粘附抓取机构(14)包括粘附面(15)和粘附面与非弹性绳的连接装置二(16)。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，张铁虎，吴暄，张秋菊，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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