可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指及其工作方法技术

本发明专利技术公开了可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指及其工作方法。现有柔性机械手指存在转向单一、弯曲姿态固定、抓取复杂形态物体难等问题。本发明专利技术的手指模块一包括气腔体一和气腔体二；手指模块二包括气腔体三和气腔体四；手指起始端盖板封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二一端，气腔体间隔板二封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二另一端；手指模块二的气腔体三和气腔体四一端也由气腔体间隔板二封闭，另一端由手指末端封闭；气腔体一、气腔体二、气腔体三和气腔体四均包括沿通气孔轴向排布且一体成型的多个褶皱形变体。本发明专利技术可实现多向弯曲，并且具有多种弯曲姿态，能够适应多种形状尺寸的复杂抓取对象。

Modular Two-Cavity Flexible Manipulator Finger with Multi-directional Bending and Its Working Method

【技术实现步骤摘要】
可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指及其工作方法
本专利技术属于机器人
，具体涉及一种可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指及其工作方法。
技术介绍
目前，现有较为成型的柔性机械手指通常只具有单个气腔，因此，柔性手指在工作时通常只能实现单个方向的弯曲，且其工作形态单一；由该种手指组成的手爪，因其各个手指的运动单一，对抓取不同大小、不同形态的对象缺乏良好的适应能力，在需要抓取特殊形状物体时，常常需要根据抓取对象的大小及形状信息，调整其安装及夹持设备的姿态，大大降低了手爪的工作效率，这也使得现有的柔性手指在工业生产领域难以推广。因此，引入一种能适用于抓取多种不规则形状以及不同大小的对象、且可实现多向弯曲的具有双段结构的柔性机械手指以提高抓取工作效率，具有较高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的柔性机械手指存在转向单一、弯曲姿态固定、抓取复杂形态物体难等一系列问题，提供一种可实现多向弯曲、姿态可调、抓取适应能力强的柔性机械手指及其工作方法，该柔性机械手指工作所需的配套气动设备与现有柔性机械手指相同，可与现有的气动柔性机械手指配套气动设备安装配合使用，具有成本低，易推广等优点。本专利技术采用以下技术方案实现：本专利技术可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指，包括手指模块一、手指模块二、气腔体间隔板一、气腔体间隔板二、手指起始端盖板和手指末端；所述的手指模块一包括气腔体一和气腔体二；气腔体一与气腔体二和一个约束体固定并合围成手指模块一的封闭侧壁，气腔体一与气腔体二之间由固定在该约束体上的一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指模块二包括气腔体三和气腔体四；气腔体三与气腔体四和另一个约束体固定并合围成手指模块二的封闭侧壁，气腔体三与气腔体四之间由固定在该约束体上的另一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指起始端盖板和气腔体间隔板二固定在手指模块一两端，手指起始端盖板封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二一端，气腔体间隔板二封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二另一端；所述的手指模块二一端固定在气腔体间隔板二上，另一端固定有手指末端；手指模块二的气腔体三和气腔体四一端也由气腔体间隔板二封闭，另一端由手指末端封闭；所述的手指起始端盖板开设有进气口一、进气口二、进气口三和进气口四；手指起始端盖板的进气口二与气腔体二连通，进气口三与气腔体一连通；所述的气腔体间隔板二开设有两个通气孔，手指起始端盖板的进气口一通过通气管一与其中一个通气孔一端连通，手指起始端盖板的进气口四通过通气管二与另一个通气孔一端连通；两个通气孔另一端分别与气腔体三和气腔体四连通。所述的气腔体一、气腔体二、气腔体三和气腔体四均包括沿通气孔轴向排布且一体成型的多个褶皱形变体；褶皱形变体设有垂直于通气孔轴向且平行设置的两个褶皱形变体薄壁侧；两个褶皱形变体薄壁侧通过多个褶皱形变体厚壁侧连接，形成褶皱形变体的内腔，且褶皱形变体的内腔一端开放设置；两个褶皱形变体薄壁侧的外侧壁靠近褶皱形变体内腔开放端位置处均设有一体成型的凸棱-；气腔体一、气腔体二、气腔体三或气腔体四中，相邻褶皱形变体的凸棱相连接，最靠近气腔体间隔板二的褶皱形变体的凸棱均与气腔体间隔板二固定；气腔体一和气腔体二最靠近手指起始端盖板的褶皱形变体的凸棱均与手指起始端盖板固定，气腔体三和气腔体四最靠近手指末端的褶皱形变体的凸棱均与手指末端固定；任意相邻两个褶皱形变体相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离均为d1；气腔体一和气腔体三相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离以及气腔体二和气腔体四相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离均为d2；d1＜d2。该可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指的工作方法，具体如下：将手指起始端盖板的进气口一、进气口二、进气口三和进气口四分别通过外部气管与充气设备连接，每根外部气管上设置一个控制阀和压力表。充气设备通过进气口三给气腔体一提供气源，通过进气口二给气腔体二提供气源；充气设备通过进气口一、通气管一和通气孔给手指模块二的气腔体三提供气源，通过进气口四、通气管二和通气孔给气腔体四提供气源。当气腔体一内气压增加、气腔体二内气压保持标准大气压时，气腔体一的褶皱形变体发生膨胀，气腔体一弯曲；由于手指模块一中的约束体形变不明显，且气腔体二的褶皱形变体不主动变化，使得手指模块一受气腔体一的影响，产生与气腔体一相同的弯曲趋势；手指模块一弯曲的曲率随气腔体一内的气压增大而变大；当气腔体二内气压增加、气腔体一内气压保持标准大气压时，手指模块一产生与气腔体二相同的弯曲趋势，手指模块一弯曲的曲率随气腔体二内的气压增大而变大；当气腔体一与气腔体二内气压均大于标准大气压时，气腔体一与气腔体二的褶皱形变体均发生膨胀，气腔体一与气腔体二均产生弯曲，使得手指模块一沿着气腔体一与气腔体二弯曲的矢量合成方向产生弯曲趋势，改变气腔体一与气腔体二内气压的气压比，改变手指模块一的弯曲趋势，实现手指模块一向不同方向的弯曲。同理，改变气腔体三和气腔体四内的气压实现手指模块二向不同方向的弯曲以及弯曲曲率。本专利技术具有的有益效果：1、本专利技术柔性机械手指可实现多向弯曲，并且具有多种弯曲姿态，能够适应多种形状尺寸的复杂抓取对象，在实际工业生产中，不需要根据抓取对象的大小及形状信息，调整其安装及夹持设备的姿态，因此能提高实际生产效率。2、本专利技术的手指模块一、手指模块二、约束体、气腔体间隔板一、气腔体间隔板二、手指起始端盖板和手指末端均为柔性体，即采用柔性材料(比如硅胶)制作而成，能够较好地贴合抓取对象表面，适应表面易损坏的抓取对象，因此不会损坏所抓取的对象。3、在安装方式上与现有柔性机械手指相同，可与现有普通气动柔性机械手系统联合改装协同使用。附图说明图1为本专利技术去除手指末端后的结构立体图；图2为本专利技术的俯视图；图3为本专利技术中手指模块一的剖视图；图4为图3的A-A剖视图；图5为本专利技术中褶皱形变体的剖视图；图6为本专利技术单侧弯曲的示意图；图中：1、约束体，2、通气管一，3、手指起始端盖板，4、气腔体一，5、进气口一，6、进气口三，7、进气口二，8、进气口四，9、气腔体间隔板一，10、通气管二，11、褶皱形变体，12、气腔体间隔板二，13、气腔体三，14、手指末端，15、气腔体四，16、气腔体二，17、手指模块一，18、手指模块二，19、褶皱形变体薄壁侧，19-1、凸棱，20、褶皱形变体厚壁侧。具体实施方式下面结合附图及实例对本专利技术做进一步说明。如图1、图2、图3和图4所示，可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指，包括手指模块一17、手指模块二18、气腔体间隔板一9、气腔体间隔板二12、手指起始端盖板3和手指末端14；手指模块一17包括气腔体一4和气腔体二16；气腔体一4与气腔体二16和一个约束体1固定并合围成手指模块一17的封闭侧壁，气腔体一4与气腔体二16之间由固定在该约束体1上的一块气腔体间隔板一9隔开；手指模块二18包括气腔体三13和气腔体四15；气腔体三13与气腔体四15和另一个约束体1固定并合围成手指模块二18的封闭侧壁，气腔体三13与气腔体四15之间由固定在该约束体1上的另一块气腔体间隔板一9隔开；手指起始端盖板3和气腔体间隔板二12固定在手指模块一17两端，手指起始端盖板3封闭手指模块一17的气腔体一4和气腔体二16一端，气腔体间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指，包括手指模块一、手指模块二、气腔体间隔板一、气腔体间隔板二、手指起始端盖板和手指末端，其特征在于：所述的手指模块一包括气腔体一和气腔体二；气腔体一与气腔体二和一个约束体固定并合围成手指模块一的封闭侧壁，气腔体一与气腔体二之间由固定在该约束体上的一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指模块二包括气腔体三和气腔体四；气腔体三与气腔体四和另一个约束体固定并合围成手指模块二的封闭侧壁，气腔体三与气腔体四之间由固定在该约束体上的另一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指起始端盖板和气腔体间隔板二固定在手指模块一两端，手指起始端盖板封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二一端，气腔体间隔板二封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二另一端；所述的手指模块二一端固定在气腔体间隔板二上，另一端固定有手指末端；手指模块二的气腔体三和气腔体四一端也由气腔体间隔板二封闭，另一端由手指末端封闭；所述的手指起始端盖板开设有进气口一、进气口二、进气口三和进气口四；手指起始端盖板的进气口二与气腔体二连通，进气口三与气腔体一连通；所述的气腔体间隔板二开设有两个通气孔，手指起始端盖板的进气口一通过通气管一与其中一个通气孔一端连通，手指起始端盖板的进气口四通过通气管二与另一个通气孔一端连通；两个通气孔另一端分别与气腔体三和气腔体四连通；所述的气腔体一、气腔体二、气腔体三和气腔体四均包括沿通气孔轴向排布且一体成型的多个褶皱形变体；褶皱形变体设有垂直于通气孔轴向且平行设置的两个褶皱形变体薄壁侧；两个褶皱形变体薄壁侧通过多个褶皱形变体厚壁侧连接，形成褶皱形变体的内腔，且褶皱形变体的内腔一端开放设置；两个褶皱形变体薄壁侧的外侧壁靠近褶皱形变体内腔开放端位置处均设有一体成型的凸棱‑；气腔体一、气腔体二、气腔体三或气腔体四中，相邻褶皱形变体的凸棱相连接，最靠近气腔体间隔板二的褶皱形变体的凸棱均与气腔体间隔板二固定；气腔体一和气腔体二最靠近手指起始端盖板的褶皱形变体的凸棱均与手指起始端盖板固定，气腔体三和气腔体四最靠近手指末端的褶皱形变体的凸棱均与手指末端固定；任意相邻两个褶皱形变体相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离均为d1；气腔体一和气腔体三相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离以及气腔体二和气腔体四相对的两个褶皱形变体薄壁侧之间的距离均为d2；d1＜d2。...

【技术特征摘要】
1.可多向弯曲的模块化双气腔柔性机械手指，包括手指模块一、手指模块二、气腔体间隔板一、气腔体间隔板二、手指起始端盖板和手指末端，其特征在于：所述的手指模块一包括气腔体一和气腔体二；气腔体一与气腔体二和一个约束体固定并合围成手指模块一的封闭侧壁，气腔体一与气腔体二之间由固定在该约束体上的一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指模块二包括气腔体三和气腔体四；气腔体三与气腔体四和另一个约束体固定并合围成手指模块二的封闭侧壁，气腔体三与气腔体四之间由固定在该约束体上的另一块气腔体间隔板一隔开；所述的手指起始端盖板和气腔体间隔板二固定在手指模块一两端，手指起始端盖板封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二一端，气腔体间隔板二封闭手指模块一的气腔体一和气腔体二另一端；所述的手指模块二一端固定在气腔体间隔板二上，另一端固定有手指末端；手指模块二的气腔体三和气腔体四一端也由气腔体间隔板二封闭，另一端由手指末端封闭；所述的手指起始端盖板开设有进气口一、进气口二、进气口三和进气口四；手指起始端盖板的进气口二与气腔体二连通，进气口三与气腔体一连通；所述的气腔体间隔板二开设有两个通气孔，手指起始端盖板的进气口一通过通气管一与其中一个通气孔一端连通，手指起始端盖板的进气口四通过通气管二与另一个通气孔一端连通；两个通气孔另一端分别与气腔体三和气腔体四连通；所述的气腔体一、气腔体二、气腔体三和气腔体四均包括沿通气孔轴向排布且一体成型的多个褶皱形变体；褶皱形变体设有垂直于通气孔轴向且平行设置的两个褶皱形变体薄壁侧；两个褶皱形变体薄壁侧通过多个褶皱形变体厚壁侧连接，形成褶皱形变体的内腔，且褶皱形变体的内腔一端开放设置；两个褶皱形变体薄壁侧的外侧壁靠近褶皱形变体内腔开放端位置处均设有一体成型的凸棱-；气腔体一、气腔体二、气腔体三或气腔体四中，相邻褶皱形变体的凸棱相连接，最靠近气腔体间隔板二的褶皱形变体...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈家乐，赵德明，王益锦，阮承焕，杨子豪，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33