一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪制造技术

本发明专利技术公开了一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，包括至少两根手指、基体、电机和气泵；手指包括弹性板，弹性板上装有至少5个硬质指骨，硬质指骨上覆盖有一层硅胶膜，吸盘连接件穿过弹性板、硬质指骨和硅胶膜与吸盘连接，吸盘通过导管与气泵连接，手指通过钢丝与基体和电机连接；基体上设有手指支架、钢丝走线滑轮、电机和滚轮，钢丝搭载在钢丝走线滑轮上并与滚轮连接，两根手指结构相同、对称安装在手指支架上。结合软硬手爪二者优点，通过结构上同时采用“软体材料”和“硬质材料”的方式，一定程度上提高了手爪抓取负载的能力，能应用于多种环境下的物体抓取等。包括但不限于家用服务领域，物流、垃圾分拣领域等。

【技术实现步骤摘要】
一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪
本专利技术涉及一种机器人手爪，尤其涉及一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪。
技术介绍
现有的传统机器人手爪多使用硬质金属材料作为支撑结构，使用电机或者液压驱动，这一类手爪比较稳定，易于操作；另外则是采用硅胶等超弹性体软体材料作为支撑结构，使用气压驱动，这一类手爪灵活性高，比较安全。现在各种手爪都已经运用在工业机器人、分拣机器人、家庭服务机器人等机器人上面执行抓取物体或其他操作。在日常生活中，人机进行互动的需求越来越大，特别是家用机器人上，而传统的硬质手爪在动态的环境中容易损坏自身，损坏物体，甚至对人体造成伤害。在家庭环境中，传统手爪若要实现精确抓取多种物体，需要一系列电机、传感器协同工作，手爪自由度提高的同时会导致大规模的运算量、昂贵的成本。而软手爪又不能提供足够大的负载。在安全性，低成本，足够负载的要求下，欠驱动软硬结合手爪应运而生。合理的手爪结构及抓取物体的方法，是实现抓取的必要条件。现有的欠驱动软硬结合手爪通常依赖于通过接触被抓物体的表面产生的摩擦力来抓取物体，但是由于材料的局限性，它们并不能提供较大的摩擦力，导致负载不能很大，同时抓取的物体也不够稳定。此外，手爪也不能抓取大体积或特殊的物品，比如大体积的水桶和纸张。由于，硬质材料制作的机器人手爪一般不能抓取柔性物体，而且人机安全交互能力差；而软体材料制作的机器人手爪一般功能单一，抓取力小，因此，两者均不能满足家庭服务机器人能够抓取各种日常生活物体的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，包括多根手指、基体、电机和气泵；所述手指包括弹性板，所述弹性板上装有至少5个硬质指骨，所述硬质指骨上覆盖有一层硅胶膜，吸盘连接件穿过所述弹性板、硬质指骨和硅胶膜与吸盘连接，所述吸盘通过导管与所述气泵连接，所述手指通过钢丝与所述基体和电机连接，所述钢丝置于所述硬质指骨与硅胶膜之间；所述基体包括基座，所述基座上设有手指支架、钢丝走线滑轮和滚轮，所述电机固定在基座上，所述滚轮固定在电机的输出轴上，所述钢丝搭载在所述钢丝走线滑轮上并与所述滚轮连接。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，结合软硬手爪二者优点，通过结构上同时采用“软体材料”和“硬质材料”的方式，一定程度上提高了手爪抓取负载的能力。由“软体材料”与“硬质材料”结合制成。该专利技术的手爪适用于机器人与人类互动时进行的物体抓取。真空吸盘和机械结构使手爪能够同时抓取大尺寸和小尺寸的物体，在稳定抓取基础之上，扩大抓取物体的尺寸范围，降低了抓取物体时对形状的建模要求。能应用于多种环境下的物体抓取等。包括但不限于家用服务领域，物流、垃圾分拣领域等。附图说明图1为本专利技术实施例提供的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪的主视结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪的立体结构示意图；图3为本专利技术实施例中吸盘连接件的结构示意图；图4为本专利技术实施例中抓取模式的示意图。图中：1—基座，2—手指支架，3—吸盘连接件，4—弹性板，5—硬质指骨，6—硅胶膜，7—吸盘，8—钢丝，9—钢丝走线滑轮，10—电机，11—滚轮。具体实施方式下面将对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，其较佳的具体实施方式是：包括多根手指、基体、电机和气泵；所述手指包括弹性板，所述弹性板上装有至少5个硬质指骨，所述硬质指骨上覆盖有一层硅胶膜，吸盘连接件穿过所述弹性板、硬质指骨和硅胶膜与吸盘连接，所述吸盘通过导管与所述气泵连接，所述手指通过钢丝与所述基体和电机连接，所述钢丝置于所述硬质指骨与硅胶膜之间；所述基体包括基座，所述基座上设有手指支架、钢丝走线滑轮和滚轮，所述电机固定在基座上，所述滚轮固定在电机的输出轴上，所述钢丝搭载在所述钢丝走线滑轮上并与所述滚轮连接。所述手指支架与基座通过螺栓固定，所述钢丝走线滑轮与基座通过沉头螺丝固定。优选包括两根手指，两根手指结构相同、对称安装在所述手指支架上。所述弹性板为PVC材质，所述硅胶膜由3D打印模具制成。该具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪包括以下四种动作模式：捏取模式、包裹模式、非包裹模式、半包裹模式。所述捏取模式用于抓取小体积的物体，指根部分的关节发生大幅度弯曲，只有指尖部分能够接触到物体；所述包裹模式用于抓取体积大小和手爪近似的物体，手指各个关节发生弯曲，手爪由此将物体包裹起来；所述非包裹模式用于抓取表面平整的物体，手爪关节不发生弯曲去抓住物体，而是通过吸盘吸力吸住物体；所述半包裹模式分为大物体的半包裹和小物体的半包裹两种，分别用于抓取体积较大的物体与体积较小的物体：抓取大物体时，手指指尖抵住物体，该部分发生弯曲，而手指指根部分不发生弯曲，此时接触面的长度小于物体周长的一半；抓取小物体时，手指指根优先于指尖运动，只有指根发生弯曲，而指尖几乎不发生弯曲，此时接触面的长度同样小于物体周长的一半。本专利技术的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，结合软硬手爪二者优点，通过结构上同时采用“软体材料”和“硬质材料”的方式，一定程度上提高了手爪抓取负载的能力。由“软体材料”与“硬质材料”结合制成。该专利技术的手爪在保留接触物体产生摩擦力的基础之上，利用真空吸盘的结构，额外提供了反向吸力，大幅提高了抓取的负载以及抓取的稳定性，也增大了抓取物体的尺寸、形状范围。适用于机器人与人类互动时进行的物体抓取。真空吸盘和机械结构使手爪能够同时抓取大尺寸和小尺寸的物体，在稳定抓取基础之上，扩大抓取物体的尺寸范围，降低了抓取物体时对形状的建模要求。能应用于多种环境下的物体抓取等。包括但不限于家用服务领域，物流、垃圾分拣领域等。本专利技术实现了软体手爪稳定抓取各种尺寸的物体，技术上解决了如下几个问题：1.抓取的稳定性：由于传统手爪只有单一摩擦力限制物体运动，导致其抓取物体时轻微的扰动便有可能滑落。本专利技术手爪提供的吸力增大了接触面的摩擦力，实现更稳定抓取物体的功能。2.手爪的负载：由于软材料的限制，传统手爪不能提供很大的负载，而本专利技术能够利用吸力，抓住更重的物体，实现较大负载。3.抓取物体的尺寸：由于传统手爪整体设计较小，手爪的极限距离较小，因此只能抓取体积较小的物体，而本专利技术方法中的半包裹抓取模式能够抓取直径大于手爪总长度的物体，同时也能够抓取小尺寸的物体，有效扩大了可抓取物体的尺寸范围，进一步扩大了抓取物体的尺寸范围。4.抓取物体的具体特征：传统手爪需要精确针对不同特定形状的物体实现抓取，只能抓取特定范围，简单形状的物体。但在日常生活中，存在着大量不规则形状的物体，例如：碗，勺子等，又如在建筑领域，由于建筑垃圾体积大小各不相同，几何形状不规则，难以用传统手爪统一抓取、搬运、清理；而本手爪降低了对被抓物体形状的建模要求，能够实现抓取不同形状的物体。本专利技术能够在家庭(复杂)环境中抓取各式各样物体的手爪。从而扩大抓取物体的尺寸范围。此外，手爪还要拥有较高的灵巧性和自适应性：手爪既要在防止日常应用中伤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，其特征在于，包括多根手指、基体、电机(10)和气泵；所述手指包括弹性板(4)，所述弹性板(4)上装有至少5个硬质指骨(5)，所述硬质指骨(5)上覆盖有一层硅胶膜(6)，吸盘连接件(3)穿过所述弹性板(4)、硬质指骨(5)和硅胶膜(6)与吸盘(7)连接，所述吸盘(7)通过导管与所述气泵连接，所述手指通过钢丝(8)与所述基体和电机(10)连接，所述钢丝(8)置于所述硬质指骨(5)与硅胶膜(6)之间；所述基体包括基座(1)，所述基座(1)上设有手指支架(2)、钢丝走线滑轮(9)和滚轮(11)，所述电机(10)固定在基座(1)上，所述滚轮(11)固定在电机(10)的输出轴上，所述钢丝(8)搭载在所述钢丝走线滑轮(9)上并与所述滚轮(11)连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，其特征在于，包括多根手指、基体、电机(10)和气泵；所述手指包括弹性板(4)，所述弹性板(4)上装有至少5个硬质指骨(5)，所述硬质指骨(5)上覆盖有一层硅胶膜(6)，吸盘连接件(3)穿过所述弹性板(4)、硬质指骨(5)和硅胶膜(6)与吸盘(7)连接，所述吸盘(7)通过导管与所述气泵连接，所述手指通过钢丝(8)与所述基体和电机(10)连接，所述钢丝(8)置于所述硬质指骨(5)与硅胶膜(6)之间；所述基体包括基座(1)，所述基座(1)上设有手指支架(2)、钢丝走线滑轮(9)和滚轮(11)，所述电机(10)固定在基座(1)上，所述滚轮(11)固定在电机(10)的输出轴上，所述钢丝(8)搭载在所述钢丝走线滑轮(9)上并与所述滚轮(11)连接。2.根据权利要求1所述的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，其特征在于，所述手指支架(2)与基座(1)通过螺栓固定，所述钢丝走线滑轮(9)与基座(1)通过沉头螺丝固定。3.根据权利要求2所述的具有多种抓取模式的欠驱动真空吸盘手爪，其特征在于，包括两根手指，两根手指结构相同、对称安装在所述手指支架(2)上。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：林楠，仵沛宸，高松群，陈小平，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34