一种仿动物舌的软体机器人手制造技术

本发明专利技术涉及一种仿动物舌的软体机器人手，包括供能模块，其上连接有舌状执行机构，其包括黏附层，其内部形成一端开口的半封闭腔体，黏附层通过所述开口与供能模块对接，黏附层另一端呈仿舌尖形结构，黏附层的表面上均布有仿丝状乳头结构；腔体内设有仿舌主体结构，其上沿轴向等间距套设有多个伸缩环，仿舌主体结构通过伸缩环与黏附层的内壁连接；仿舌主体结构内部中间嵌入一根支撑筋，其两侧面上沿长度方向分别粘附有一层结缔组织结构，其外侧面上沿长度方向，粘附有多条平行设置的呈矩形条状的翻转层；仿舌主体结构内部两侧分别嵌有横肌，横肌与仿舌主体结构的内壁之间设有一层弯曲筋。本发明专利技术具有黏取功能，适用场合广泛。

A Software Robot Hand Imitating Animal Tongue

【技术实现步骤摘要】
一种仿动物舌的软体机器人手
本专利技术涉及机器人手
，尤其是一种仿动物舌的软体机器人手。
技术介绍
传统工业抓取机器人具有超冗余和低刚度特性，柔顺性和灵巧性好，但其缺点在于，通常只能应用于结构化环境，即抓取空间受限，承受外部载荷的能力较差，在产品分拣、传输等方面的工作效率不高，难以广泛应用于工农业生产场合。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的仿动物舌的软体机器人手，对舌本体及其表面微结构进行仿生结构设计，从而提高机器人手的抓取及黏取能力。本专利技术所采用的技术方案如下：一种仿动物舌的软体机器人手，包括供能模块，其上连接有舌状执行机构；所述舌状执行机构的结构为：包括外层的黏附层，所述黏附层内部形成一端开口的半封闭腔体，黏附层通过所述开口与供能模块对接，黏附层另一端呈仿舌尖形结构，黏附层的表面上均布有仿丝状乳头结构；所述腔体内设有呈椭圆柱状的仿舌主体结构，仿舌主体结构上沿轴向等间距套设有多个伸缩环，伸缩环由连续折弯状结构形成闭合环体，仿舌主体结构通过伸缩环与黏附层的内壁连接；仿舌主体结构内部中间位置嵌入一根支撑筋，所述支撑筋成矩形板状，支撑筋的两侧面上沿长度方向，分别粘附有一层结缔组织结构，结缔组织结构的外侧面上沿长度方向，粘附有多条平行设置的呈矩形条状的翻转层；仿舌主体结构内部两侧分别嵌有横肌，且所述横肌沿仿舌主体结构的内壁设置，横肌与仿舌主体结构的内壁之间设有一层弯曲筋。其进一步技术方方案在于：所述横肌在仿舌主体结构的内部沿轴向间隔设有多个，且位于仿舌主体结构内部两侧的横肌对称设置。每个横肌呈内凹弧形的板状结构，弯曲筋与横肌结构相同，其一侧面且紧贴于横肌表面上，另一侧面紧贴于仿舌主体结构的内壁上。支撑筋位于仿舌主体结构纵截面上，与仿舌主体结构横截面上的长轴重合，且支撑筋的长度小于仿舌主体结构的长度；支撑筋两侧面上的结缔组织结构对称设置，且两个结缔组织结构上的翻转层也对称设置。伸缩环、翻转层和弯曲筋均采用形状记忆合金SMA材质，且分别通过导线与位于供能模块中的电源装置电连接。黏附层、仿舌主体结构、支撑筋和横肌均采用有机硅胶材质。结缔组织结构采用聚氯乙烯或聚丙烯材料。仿丝状乳头结构呈阵列状，均匀布置在黏附层表面上，并采用微细纤维材质制成。黏附层的呈仿舌尖形结构具体地为半椭球形结构。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构合理，操作方便，通过供能模块提供电能、热能或磁能，通过支撑筋对仿舌主体结构提供柔性支撑力，通过翻转层、弯曲筋嵌入到仿舌主体结构中，并在供能模块作用下，在电场、热场或磁场效应下发生形变，带动仿舌主体结构及黏附层实现不同角度的弯曲，通过伸缩环在同样的场效应作用下发生形变，驱动仿舌主体结构和黏附层沿径向进行伸缩；附着黏取过程中，仿舌主体结构将变形内力传递到黏附层，并造成仿丝状乳头结构与目标物体表面的按压与剪切，进而实现抓取黏取效果。大大提高了抓取稳定性，承受外部载荷的能力强，适用于各种空间场合的物体抓取。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术的舌状执行机构去掉外层黏附层后的。图3为图2中从仿舌主体结构顶部向其内部看的透视图。图4为本专利技术的舌状执行机构拆去仿舌主体结构后的结构示意图。图5的本专利技术仿舌主体结构的示意图。图6为图1中A部放大图。图7为本专利技术工作状态的示意图。图8为本专利技术舌状执行机构向与图7中垂直的方向弯曲的状态示意图。其中：1、黏附层；2、供能模块；3、仿丝状乳头结构；4、结缔组织结构；5、弯曲筋；6、横肌；7、翻转层；8、伸缩环；9、支撑筋；10、仿舌主体结构。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1-图5所示，本实施例的仿动物舌的软体机器人手，包括供能模块2，其上连接有舌状执行机构；舌状执行机构的结构为：包括外层的黏附层1，黏附层1内部形成一端开口的半封闭腔体，黏附层1通过开口与供能模块2对接，黏附层1另一端呈仿舌尖形结构，黏附层1的表面上均布有仿丝状乳头结构3；腔体内设有呈椭圆柱状的仿舌主体结构10，仿舌主体结构10上沿轴向等间距套设有多个伸缩环8，伸缩环8由连续折弯状结构形成闭合环体，仿舌主体结构10通过伸缩环8与黏附层1的内壁连接；仿舌主体结构10内部中间位置嵌入一根支撑筋9，支撑筋9成矩形板状，支撑筋9的两侧面上沿长度方向，分别粘附有一层结缔组织结构4，结缔组织结构4的外侧面上沿长度方向，粘附有多条平行设置的呈矩形条状的翻转层7；仿舌主体结构10内部两侧分别穿嵌有横肌6，且横肌6沿仿舌主体结构10的内壁设置，横肌6与仿舌主体结构10的内壁之间设有一层弯曲筋5。如图1所示，黏附层1的呈仿舌尖形结构具体地为半椭球形结构。如图4所示，为从仿舌主体结构10顶部向下观察本专利技术的透视图，假设仿舌主体结构10为透明体，即可观察到嵌入其内的部件的结构：横肌6在仿舌主体结构10的内部沿轴向间隔设有多个，且位于仿舌主体结构10内部两侧的横肌6对称设置。每个横肌6呈内凹弧形的板状结构，弯曲筋5与横肌6结构相同，其一侧面且紧贴于横肌6表面上，另一侧面紧贴于仿舌主体结构10的内壁上。支撑筋9位于仿舌主体结构10纵截面上，与仿舌主体结构10横截面上的长轴重合，且支撑筋9的长度小于仿舌主体结构10的长度；支撑筋9两侧面上的结缔组织结构4对称设置，且两个结缔组织结构4上的翻转层7也对称设置。伸缩环8、翻转层7和弯曲筋5均采用形状记忆合金SMA材质，且分别通过导线与位于供能模块2中的电源装置电连接。黏附层1、仿舌主体结构10、支撑筋9和横肌6均采用有机硅胶材质。结缔组织结构4采用聚氯乙烯或聚丙烯材料。如图6所示，仿丝状乳头结构3呈阵列状，均匀布置在黏附层1表面上，并采用微细纤维材质制成。如图7所示，为本专利技术在翻转层7形变的作用下，弯曲后抓取并黏取目标物体的状态示意图。如图8所示，为本专利技术在弯曲筋5形变的作用下，弯曲后的状态示意图。本专利技术在实施过程中，供能模块2为舌状执行机构提供动力(如电力、热力或磁力)，本实施中，供能模块2为舌状执行机构提供电能，利用电源装置通过导线与翻转层7、伸缩环8以及弯曲筋5进行电连接，翻转层7、伸缩环8以及弯曲筋5采用的形状记忆合金SMA材质，通电后发生弹性形变，其中伸缩环8在供能模块2驱动下，能够扩张或收缩，扩张时，其连续折弯结构之间的角度变大，逐渐张开成圆环状，由于其固定在仿舌主体结构10的外表面和黏附层1内表面之间，因此成圆环状过程中，同时带动仿舌主体结构10、黏附层1变形，其表面积被拉伸后增大，反之，伸缩环8断开与供能模块2之间的电连接后，其恢复原有形状，带动仿舌主体结构10、黏附层1表面积恢复至初始状态，从而使舌状执行机构沿径向膨胀或收缩；同理，翻转层7、弯曲筋5通电后发生弹性形变，从而带动舌状执行机构，分别在仿舌主体结构10的两个相互垂直的纵截面内进行弯曲。仿丝状乳头结构3采用微米级的微细纤维材质，仿造动物舌表面的丝状乳头结构，在抓取目标物体时，舌状执行机构发生弯曲形变，黏附层1贴合目标物体，仿丝状乳头结构3与目标物体表面发生附着效应：与目标物体表面进行按压与剪切进而实现抓取及黏取效果。本专利技术的黏取机理：首先根据单个仿丝状乳头结构3与目标物体表面的局部作用，建立单个仿丝状乳头结构3几何模型、及其与目标物体表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿动物舌的软体机器人手，其特征在于：包括供能模块(2)，其上连接有舌状执行机构；所述舌状执行机构的结构为：包括外层的黏附层(1)，所述黏附层(1)内部形成一端开口的半封闭腔体，黏附层(1)通过所述开口与供能模块(2)对接，黏附层(1)另一端呈仿舌尖形结构，黏附层(1)的表面上均布有仿丝状乳头结构(3)；所述腔体内设有呈椭圆柱状的仿舌主体结构(10)，仿舌主体结构(10)上沿轴向等间距套设有多个伸缩环(8)，伸缩环(8)由连续折弯状结构形成闭合环体，仿舌主体结构(10)通过伸缩环(8)与黏附层(1)的内壁连接；仿舌主体结构(10)内部中间位置嵌入一根支撑筋(9)，所述支撑筋(9)成矩形板状，支撑筋(9)的两侧面上沿长度方向，分别粘附有一层结缔组织结构(4)，结缔组织结构(4)的外侧面上沿长度方向，粘附有多条平行设置的呈矩形条状的翻转层(7)；仿舌主体结构(10)内部两侧分别嵌有横肌(6)，且所述横肌(6)沿仿舌主体结构(10)的内壁设置，横肌(6)与仿舌主体结构(10)的内壁之间设有一层弯曲筋(5)。

【技术特征摘要】
1.一种仿动物舌的软体机器人手，其特征在于：包括供能模块(2)，其上连接有舌状执行机构；所述舌状执行机构的结构为：包括外层的黏附层(1)，所述黏附层(1)内部形成一端开口的半封闭腔体，黏附层(1)通过所述开口与供能模块(2)对接，黏附层(1)另一端呈仿舌尖形结构，黏附层(1)的表面上均布有仿丝状乳头结构(3)；所述腔体内设有呈椭圆柱状的仿舌主体结构(10)，仿舌主体结构(10)上沿轴向等间距套设有多个伸缩环(8)，伸缩环(8)由连续折弯状结构形成闭合环体，仿舌主体结构(10)通过伸缩环(8)与黏附层(1)的内壁连接；仿舌主体结构(10)内部中间位置嵌入一根支撑筋(9)，所述支撑筋(9)成矩形板状，支撑筋(9)的两侧面上沿长度方向，分别粘附有一层结缔组织结构(4)，结缔组织结构(4)的外侧面上沿长度方向，粘附有多条平行设置的呈矩形条状的翻转层(7)；仿舌主体结构(10)内部两侧分别嵌有横肌(6)，且所述横肌(6)沿仿舌主体结构(10)的内壁设置，横肌(6)与仿舌主体结构(10)的内壁之间设有一层弯曲筋(5)。2.如权利要求1所述的一种仿动物舌的软体机器人手，其特征在于：所述横肌(6)在仿舌主体结构(10)的内部沿轴向间隔设有多个，且位于仿舌主体结构(10)内部两侧的横肌(6)对称设置。3.如权利要求2所述的一种仿动物舌的软体机器人手，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：王琨，蔡嘉辉，董康，王诚意，
申请(专利权)人：江南大学，南京星辰智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32