基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其包括抓持部分和控制部分；抓持部分包括螺旋保持架、密封管、导气端盖、密封端盖和弹性体；螺旋保持架和弹性体置于密封管内部；螺旋保持架设置在弹性体上，以支撑密封管；密封管第一端连接密封端盖，密封管第二端连接导气端盖；控制部分包括底部外壳、顶部外壳、开关、第一端盖、第二端盖、第三端盖、电源、气源、电磁阀、单片机和继电器，顶部外壳为第一壳体，底部外壳为第二壳体；第一壳体设置在第二壳体的上方；第一壳体和第二壳体连接，第二端盖装于第一壳体内部凸缘上以放置继电器；电源设置于第二壳体上层，通过第二端盖内部凸棱支撑，气源设置于第二壳体下层，通过第一端盖支撑。

Bionic Winding Software Manipulator Based on Negative Pressure Principle

【技术实现步骤摘要】
基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置
本专利技术属于机器人
，更为具体地，本专利技术涉及一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置。
技术介绍
软体机器人是区别于传统刚性机器人的新一代工程系统，其内在的潜力将会使其以更加多元化的方式为人类提供更优质的服务。近年来软体机器人的应用已经渗透到人机交互、运动探测、操作、医疗与外科应用、康复和穿戴机器人等多个领域，并取得了较好的应用效果。在众多的软体机器人中，软体机械臂与软体末端以其强大的非结构环境作业能力和广阔的发展前景，产生了较大的影响力。为了提高软体为了提高软体末端的综合性能，现有技术中通常从驱动传感一体化、自愈功能、变刚度等技术层面去展开了深入研究。在制作工艺方面，由于3D打印和4D打印技术已用于构造软体手结构，简化了工艺流程，改善了软体工程结构的力学性能。大多数已开发的柔性抓持装置是基于爪形结构，以及由多个软执行器驱动的人类手形结构，此外还有少部分以卷曲方式抓取的柔性触手及通用型软体。
技术实现思路
针对现有技术中的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其基于负压原理与缠绕原理进行设计，本专利技术软体机械手的工作过程通过气源吸气使软体机械手内出现真空度从而弯曲产生螺旋从而抓取物体，通过气源充气使软体机械手内部压强增大伸展从而松开物体，将软体机械手内部与大气相连从而恢复至正常状态。由于内部螺旋保持架的存在，不仅保证了软体机械手的结构，而且增大了软体机械手的承载能力。弹性体使软体机械手向一个方向缠绕，使一个气源便可控制整个缠绕抓取的动作，结构与安装简单，便于维护与更换部件。本专利技术的技术方案如下:一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其包括抓持部分和控制部分；所述抓持部分包括螺旋保持架、密封管、导气端盖、密封端盖以及弹性体；所述螺旋保持架和所述弹性体置于所述密封管的内部；所述螺旋保持架设置在所述弹性体上，以支撑密封管；所述密封管的第一端连接密封端盖，所述密封管的第二端连接导气端盖；所述控制部分包括底部外壳、顶部外壳、开关、第一端盖、第二端盖、第三端盖、电源、气源、电磁阀、单片机以及继电器，所述顶部外壳为第一壳体，所述底部外壳为第二壳体；第一壳体设置在第二壳体的上方；第一壳体和第二壳体连接，所述第二端盖装于所述第一壳体内部凸缘上以放置继电器；所述电源设置于所述第二壳体上层，通过所述第二端盖内部凸棱支撑，所述气源设置于所述第二壳体下层，通过所述第一端盖支撑；电磁阀与单片机设置于第一壳体下层，由第一壳体底部支撑，继电器设置于第二端盖上，通过第二端盖支撑；电源与气源、单片机、继电器相连；电磁阀与继电器相连；单片机控制继电器分路开关，继电器分路开关控制电磁阀通断；气泵进气口与出气口分别于两个电磁阀相连，两个电磁阀出口都与软体机械手内部相连，由开关控制单片机引脚电位输出，从而控制继电器分路开关，继而控制电磁阀通断，从而实现机械手装置的弯曲与伸直。优选地，所述螺旋保持架固定在所述弹性体固定的一侧且弹性体上设有多个孔。优选地，所述弹性体上的各个孔沿着弹性体长度方向上行均匀分布，所述螺旋保持架穿过各个孔位于所述弹性体的同一个侧面以便支撑所述密封管。优选地，所述孔排列方式为多行2列，每行两个孔之间间距为7mm左右，行与行之间的距离与螺旋保持架螺距相同，行数与螺旋保持架圈数相同。优选地，所述导气端盖为圆筒状结构，圆筒的侧面设有垂直气槽，供气源充放气，导气端盖与密封管连接处设有凸棱，该凸棱能够避免螺旋保持架脱落，导气端盖的另一侧设有法兰盘结构，通过该法兰盘结构将导气端盖连接至控制部分的外壳。优选地，所述密封端盖为圆筒状结构，密封端盖与密封管连接处设有凸棱，以防止螺旋保持架脱落。优选地，所述第三端盖连接至顶部外壳的上方，第一端盖连接至底部外壳的下方；第二端盖连接至顶部壳体的内部。优选地，所述顶部外壳与底部外壳同为圆柱形结构且外径相同，所述顶部外壳的内部有凸缘，以便安装第二端盖，底部外壳和顶部外壳分别设置一个开关孔供开关安装，所述开关包括第一开关和第二开关；将第一开关装入分别装入第一壳体的开关孔中，将第二开关装入第二壳体的开关孔中。优选地，所述第二端盖为半月形板，其安装于顶部外壳之内，第二端盖上安装有继电器；继电器设置在第二端盖的上部。优选地，所述导气端盖与所述第三端盖整合为一体。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、良好的柔性：整个软体机械手结构内部压强低于大气压强，工作过程柔性缠绕部分刚度稳定，根据被抓取物体的形状，软体机械手可以自行调整缠绕方式，具有良好的自适应性。2、高安全性：整个结构由密封管，螺旋保持架，端盖等组成，只有小部分金属材料且具有少量的弹性势能，对负载的物体与操作人员都比较安全。3、适用性强：由于本专利技术柔性好，动作迅速，适用于许多刚性机械手无法胜任的场合，如夹取易碎、小型物体等，此外，由于本专利技术结构简单，安装方便，故产生故障时，维修更换方便。4、经济性好：本专利技术所用元件皆为通用型零部件，价格低廉，经济性好。。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置的结构示意图的主视图；图2为根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置的软体机械手抓取物体立体示意图；图3为根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置的工作状态图；图4为根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置的螺旋保持架与弹性体装配立体示意图；以及图5为根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置控制箱装配局部剖视图。图中：1-密封端盖、2-第一螺钉、3-密封管、4-卡箍、5-第三端盖、6-第一壳体、7-第二螺钉、8-第二螺母、9-第二壳体、10-第一开关、11-第二开关、12-第一端盖、13-第一螺母、14-螺旋保持架、15-弹性体、16-继电器、17-第二端盖、18-二位三通电磁阀、19-单片机、20-电源、21-气源。具体实施方式以下将参考附图详细说明本专利技术的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。如图1至图5中示出了根据本专利技术的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置。根据本专利技术实施例的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其包括抓持部分和控制部分。抓持部分包括螺旋保持架14、密封管3、导气端盖、密封端盖1、卡箍4以及弹性体15；螺旋保持架14置于密封管3的内部，弹性体15置于密封管3的内部。弹性体15的形状决定了密封管3的形状。螺旋保持架14设置在弹性体15上，其配置用于支撑密封管3。密封管3的第一端连接密封端盖1，密封管3的第二端连接导气端盖。优选地，导气端盖与第三端盖5整合为一体。进一步地，导气端盖位于第三端盖5的上方。优选地，弹性体15为细长结构，其不能进行轴向伸缩。更进一步地，螺旋保持架14固定在弹性体15固定的一侧，例如，内侧或外侧。弹性体15上设有多个孔。优选地，弹性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其特征在于，其包括抓持部分和控制部分；所述抓持部分包括螺旋保持架、密封管、导气端盖、密封端盖以及弹性体；所述螺旋保持架和所述弹性体置于所述密封管的内部；所述螺旋保持架设置在所述弹性体上，以支撑密封管；所述密封管的第一端连接密封端盖，所述密封管的第二端连接导气端盖；所述控制部分包括底部外壳、顶部外壳、开关、第一端盖、第二端盖、第三端盖、电源、气源、电磁阀、单片机以及继电器，所述顶部外壳为第一壳体，所述底部外壳为第二壳体；第一壳体设置在第二壳体的上方；第一壳体和第二壳体连接，所述第二端盖装于所述第一壳体内部凸缘上以放置继电器；所述电源设置于所述第二壳体上层，通过所述第二端盖内部凸棱支撑，所述气源设置于所述第二壳体下层，通过所述第一端盖支撑；电磁阀与单片机设置于第一壳体下层，由第一壳体底部支撑，继电器设置于第二端盖上，通过第二端盖支撑；电源与气源、单片机、继电器相连；电磁阀与继电器相连；单片机控制继电器分路开关，继电器分路开关控制电磁阀通断；气泵进气口与出气口分别于两个电磁阀相连，两个电磁阀出口都与软体机械手内部相连，由开关控制单片机引脚电位输出，从而控制继电器分路开关，继而控制电磁阀通断，从而实现机械手装置的弯曲与伸直。...

【技术特征摘要】
1.一种基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其特征在于，其包括抓持部分和控制部分；所述抓持部分包括螺旋保持架、密封管、导气端盖、密封端盖以及弹性体；所述螺旋保持架和所述弹性体置于所述密封管的内部；所述螺旋保持架设置在所述弹性体上，以支撑密封管；所述密封管的第一端连接密封端盖，所述密封管的第二端连接导气端盖；所述控制部分包括底部外壳、顶部外壳、开关、第一端盖、第二端盖、第三端盖、电源、气源、电磁阀、单片机以及继电器，所述顶部外壳为第一壳体，所述底部外壳为第二壳体；第一壳体设置在第二壳体的上方；第一壳体和第二壳体连接，所述第二端盖装于所述第一壳体内部凸缘上以放置继电器；所述电源设置于所述第二壳体上层，通过所述第二端盖内部凸棱支撑，所述气源设置于所述第二壳体下层，通过所述第一端盖支撑；电磁阀与单片机设置于第一壳体下层，由第一壳体底部支撑，继电器设置于第二端盖上，通过第二端盖支撑；电源与气源、单片机、继电器相连；电磁阀与继电器相连；单片机控制继电器分路开关，继电器分路开关控制电磁阀通断；气泵进气口与出气口分别于两个电磁阀相连，两个电磁阀出口都与软体机械手内部相连，由开关控制单片机引脚电位输出，从而控制继电器分路开关，继而控制电磁阀通断，从而实现机械手装置的弯曲与伸直。2.如权利要求1所述的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其特征在于，所述螺旋保持架固定在所述弹性体固定的一侧且弹性体上设有多个孔。3.如权利要求2所述的基于负压原理的仿生缠绕软体机械手装置，其特征在于，所述弹性体上的各个孔沿着弹性体长度方向上行均匀分布，所述螺旋保持架穿过各个孔位于所述弹性体的同一个侧面以便支撑所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建涛，李海利，赵无眠，周盼，张帅，魏纯杰，王振，许允斗，赵永生，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13