A rigid flexible manipulator can be switched, including elastic polymer manipulator, liquid metal filling materials, fluid temperature, fluid pipe, refrigeration module, heating module, control module, fluid pump, sensor module and data processing module. The fluid pipeline is located in elastic polymer manipulator, liquid metal material and the temperature control fluid can enter elastic polymer manipulator through internal fluid pipeline, the temperature control module can reduce or increase the temperature of the liquid metal filling material, the switching liquid metal filling materials can change between solid and liquid, so that the robot can change its rigid. The invention extends the application field of the manipulator, which can be used for grasping soft materials and grasping rigid objects.
【技术实现步骤摘要】
一种刚性柔性可切换的机械手
本专利技术属于机器人
,特别涉及一种刚性柔性可切换的机械手。
技术介绍
液态金属是一种熔点在300℃以下的金属材料,在低温下呈现固体金属性状而在常温或高温下呈现液体形态。液态金属通常以镓金属及其合金为主,包括镓铟合金以及镓铟锡合金等。其具有良好的导电性能以及导热性能,同时具有金属光泽,在液体状态下具有良好的流动性能以及表面张力等特性。液态金属具有一定的浸润性,利用液态金属墨水,可以制成柔性力学传感器,也可以结合其导电性能以及流动性能制成可直接使用电力驱动的电磁泵。机械手在机器人领域是一种重要的执行器,能够实现对物体的抓握,搬运或其他操作。传统机械手多为刚性零部件通过活动关节连接,自由度数有限且整体结构刚度较高,在操作一些易损坏的物体如生物样本材料,软体材料等,往往不能施加合适的力度,因而适用范围有限。在传统机械手的基础上,柔性机器人以及柔性机械手的概念应运而生。柔性机械手以柔性材料如硅胶、橡胶等制成,能够在受到外力作用时产生一定的形变,从而避免了对被抓取物体的伤害。从驱动方式上,柔性机械手也与传统机械手的电机不同,主要的驱动方式有气动、液动或线驱动三种。气动或液动驱动中,在柔性机械手的内部有经过设计及排列的中空腔室,当内部填充压力后,腔室发生膨胀,相互挤压导致机械手产生弯曲,从而形成开合动作。但现有柔性机械手也有其弊端,因为整体结构由柔性材料构成,所以在抓取一些较重的物体时,机械手形变过大,会导致抓取失败,物体脱落。传统机械手和柔性机械手各有优劣与适用范围,但目前还没有能够将二者的优点进行结合的机械手。
技术实现思路
为了克服 ...
【技术保护点】
一种刚性柔性可切换的机械手,包括弹性高分子机械手,其特征在于,弹性高分子机械手内部设置有流体管道,控温流体通过流体管道进入弹性高分子机械手内部,液态金属材料通过另一流体管道进入弹性高分子机械手内部,或者,液态金属材料位于弹性高分子机械手内部的腔室内,通过制冷模块与加热模块降低或升高控温流体以及液态金属填充材料的温度,使液态金属填充材料在固态与液态之间进行相变切换,利用流体泵将液态金属填充材料以及控温流体泵送至弹性高分子机械手内部。
【技术特征摘要】
1.一种刚性柔性可切换的机械手,包括弹性高分子机械手,其特征在于,弹性高分子机械手内部设置有流体管道,控温流体通过流体管道进入弹性高分子机械手内部,液态金属材料通过另一流体管道进入弹性高分子机械手内部,或者,液态金属材料位于弹性高分子机械手内部的腔室内,通过制冷模块与加热模块降低或升高控温流体以及液态金属填充材料的温度,使液态金属填充材料在固态与液态之间进行相变切换,利用流体泵将液态金属填充材料以及控温流体泵送至弹性高分子机械手内部。2.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手,其特征在于,所述弹性高分子机械手所用材料为硅胶、橡胶、硅橡胶或其他弹性聚合物材料,具有多个手指状结构,在内部填充压力或外力作用下能够发生形变;内部有流体管道以及多个沿机械手臂长度方向排列的腔室。3.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手,其特征在于,所述液态金属填充材料随着温度在熔点附近的变化,能够在低温下变为固体,具有满足机械手抓握要求的刚性及强度,同时在高温下变为液体,能够自由流动;液态金属填充材料包括熔点在300摄氏度以下的低熔点金属或合金,金属成分是镓、铟、锡、锌、铋、铅、镉、铜、银、金、汞、钠、钾、镁、铝、铁、钴、镍、锰、钛、钒中的一种或多种,其形式是金属单质、合金或者金属纳米颗粒与流体分散剂混合形成的导电纳米流体,密封在弹性高分子机械手内部,或者经流体管道利用流体泵进入或流出弹性高分子机械手内部。4.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手,其特征在于,所述控温流体为具有一定比热容的流体物质,通过流体泵的作用经流体管道进入弹性高分子机械手内部,通过热交换作用对液态金属填充材料进行加热或冷却。5.根据权利要求1所述刚性柔性可切换的机械手,其特征在于,所述流体管道,位于弹性高分子机械手的内部且连通了弹性高分子机械手内部的腔室,管道与流体泵相连,在流体泵的作...
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