一种机器人柔性手爪、装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种机器人柔性手爪、装置及控制方法，涉及机器人手爪技术领域。该机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；内侧表面的内表面和外侧表面的内表面贴有柔性电极片；腔体用于盛放巨电流变液；内侧表面为柔性表面。机器人柔性手爪在抓取物体时，外侧表面基本无形变，充入在腔体内的巨电流变液液体会使内侧表面的若干皱褶与被抓取物体完全贴合，再通过柔性电极片控制腔体电场使巨电流变液材料由液体变为固态，从而对被抓取物体施加约束力与摩擦力，进而抓起物体。本发明专利技术能够抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取物体，适用范围广。

A robot flexible gripper, device and control method

【技术实现步骤摘要】
一种机器人柔性手爪、装置及控制方法
本专利技术涉及机器人手爪
，特别是涉及一种机器人柔性手爪、装置及控制方法。
技术介绍
巨电流变液有如下特性：(1)在液体和固体之间快速转换，即在静态或低剪切速率下表观粘度可发生很大变化，具有固体属性的抗剪切能力；(2)这种液固之间的转换是可逆的；(3)这种转换是可控的，只需对电场信号予以控制；(4)这种表观粘度的改变是随着电场强度的变化而连续变化的；(5)这种变化可以在毫秒之内完成，响应速度极高；(6)控制这种相变的能量极低。这些优异的性能使其成为一种重要的人工智能材料和高效机电一体化中非常有潜力的智能材料。目前工业上采用最多的机器人手爪为刚性手爪，但是刚性手爪存在较大的局限性，只能抓握少数规则形状物体，而且成本高、控制难度大、对环境要求苛刻，并且较大的刚度使其具有较高的危险性，不利于与人的交互。除了安全的交互性，柔性手爪较为灵活，有很强的适用性，能抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取的物体。因此，急需一种机器人柔性手爪。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种机器人柔性手爪、装置及控制方法，能抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取物体，适用范围广。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种机器人柔性手爪，所述机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；所述空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；所述内侧表面的内表面和所述外侧表面的内表面贴有柔性电极片；其中，所述腔体用于盛放巨电流变液材料；所述内侧表面为柔性表面。可选的，所述内侧表面的外表面均匀布置着若干凸起点。可选的，所述内侧表面采用软质橡胶绝缘材料制成；所述外侧表面采用不可伸缩的绝缘材料制成。可选的，所述柔性电极片包括柔性高压电极片和柔性低压电极片；所述柔性高压电极片贴在所述外侧表面的内表面，所述柔性低压电极片贴在所述内侧表面的内表面。一种机器人柔性手爪装置，所述机器人柔性手爪装置包括巨电流变液储液箱、液压泵、电压控制器、巨电流变液控制阀以及机器人柔性手爪；所述巨电流变液储液箱存储有巨电流变液液体；所述巨电流变液储液箱通过导管与所述机器人柔性手爪的腔体连通；所述电压控制器分别与所述液压泵、所述巨电流变液控制阀和所述机器人柔性手爪上的柔性电极片电连接；所述巨电流变液控制阀套设在所述导管上并与所述导管连通；所述液压泵安装在所述巨电流变液储液箱上；所述液压泵用于驱使所述巨电流变液储液箱内的巨电流变液液体通过导管流入所述机器人柔性手爪的腔体中；所述液压泵还用于将所述巨电流变液储液箱变为负压，以使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体通过所述导管回流至所述巨电流变液储液箱中。可选的，所述巨电流变液控制阀为同心圆套筒结构；所述巨电流变液控制阀的内套筒为中心高电极，所述巨电流变液控制阀的外套筒为接地电极，且所述内套筒和所述外套筒之间存在间隙；所述巨电流变液控制阀还开设有进液口和出液口，所述进液口和出液口之间通过所述间隙连通。可选的，所述导管包括上导管和下导管；所述巨电流变液储液箱依次通过所述上导管、所述进液口、所述间隙、所述出液口以及所述下导管与所述机器人柔性手爪的腔体连通。可选的，所述电压控制器为分布式电压控制器；所述分布式电压控制器通过第一导线与所述柔性电极片电连接，所述分布式电压控制器通过第二导线与所述巨电流变液控制阀电连接；所述分布式电压控制器通过第三导线与所述液压泵电连接。一种机器人柔性手爪装置的控制方法，所述控制方法应用于机器人柔性手爪装置，所述控制方法包括：机器人柔性手爪抓取物体步骤；具体为：当所述机器人柔性手爪与被抓取物体呈半包络状态时，所述电压控制器控制巨电流变液控制阀开启和控制液压泵执行第一操作，以使巨电流变液储液箱内的巨电流变液液体流入所述机器人柔性手爪中的腔体内；当所述机器人柔性手爪的内侧表面与所述被抓取物体贴合时，所述电压控制器控制所述巨电流变液控制阀关闭，以使所述巨电流变液储液箱内的巨电流变液液体停止流入所述机器人柔性手爪中的腔体内；所述电压控制器控制所述柔性电极片以使所述机器人柔性手爪中的腔体内产生电场，进而使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体变为固态，并通过外界机械臂带动所述机器人柔性手爪移动所述被抓取物体；机器人柔性手爪抓取物体步骤；具体为：所述电压控制器控制所述柔性电极片以使所述机器人柔性手爪中的腔体内的电场强度为0，进而使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液呈现为液态；所述电压控制器控制所述巨电流变液控制阀开启和控制所述液压泵执行第二操作，使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体回流至所述巨电流变液储液箱；当所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体剩余量与非工作状态一致时，所述电压控制器控制所述巨电流变液控制阀关闭。可选的，所述巨电流变液控制阀的关闭状态为所述巨电流变液控制阀处于高电压状态；当所述巨电流变液控制阀处于高电压状态时，所述巨电流变液控制阀的外套筒和内套筒之间的间隙内的巨电流变液为固态；所述巨电流变液控制阀的开启状态为所述巨电流变液控制阀处于低电压状态；当所述巨电流变液控制阀处于低电压状态时，所述巨电流变液控制阀的外套筒和内套筒之间的间隙内的巨电流变液为液态。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术提供了一种机器人柔性手爪、装置及控制方法，首先通过在机器人柔性手爪的腔体内填充巨电流变液液体，使机器人柔性手爪的柔性表面与被抓取物体完全贴合。然后通过机器人柔性手爪的柔性电极片，使机器人柔性手爪的腔体产生电场，进而使机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体变为固态，并通过外界机械臂带动机器人柔性手爪移动被抓取物体。因此，本专利技术能够抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取物体，适用范围广。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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本专利技术实施例机器人柔性手爪的断面图；图2为本专利技术实施例机器人柔性手爪装置的三维结构图；图3为本专利技术实施例巨电流变液控制阀的局部剖视图；图4为本专利技术实施例机器人柔性手爪初始非工作状态的断面图；图5为本专利技术实施例机器人柔性手爪抓取水果状态的断面图；图6为本专利技术实施例机器人柔性手爪抓取玻璃瓶状态的断面图。符号说明：液压泵1、巨电流变液储液箱2、电压控制器3、导线4、巨电流变液手爪本体5、巨电流变液控制阀6、导管7、外侧表面5-1、柔性高压电极片5-2、巨电流变液填充层5-3、柔性低压电极片5-4、内侧表面5-5、进液口6-1、隔热网6-2、中心高电极6-3、出液口6-4、接地电极6-5、巨电流变液填充腔6-6。具体实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人柔性手爪，其特征在于，所述机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；所述空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；所述内侧表面的内表面和所述外侧表面的内表面贴有柔性电极片；其中，所述腔体用于盛放巨电流变液材料；所述内侧表面为柔性表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人柔性手爪，其特征在于，所述机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；所述空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；所述内侧表面的内表面和所述外侧表面的内表面贴有柔性电极片；其中，所述腔体用于盛放巨电流变液材料；所述内侧表面为柔性表面。


2.根据权利要求1所述的一种机器人柔性手爪，其特征在于，所述内侧表面的外表面均匀布置着若干凸起点。


3.根据权利要求1所述的一种机器人柔性手爪，其特征在于，所述内侧表面采用软质橡胶绝缘材料制成；所述外侧表面采用不可伸缩的绝缘材料制成。


4.根据权利要求1所述的一种机器人柔性手爪，其特征在于，所述柔性电极片包括柔性高压电极片和柔性低压电极片；所述柔性高压电极片贴在所述外侧表面的内表面，所述柔性低压电极片贴在所述内侧表面的内表面。


5.一种机器人柔性手爪装置，其特征在于，所述机器人柔性手爪装置包括巨电流变液储液箱、液压泵、电压控制器、巨电流变液控制阀以及权利要求1所述的机器人柔性手爪；
所述巨电流变液储液箱存储有巨电流变液液体；所述巨电流变液储液箱通过导管与所述机器人柔性手爪的腔体连通；所述电压控制器分别与所述液压泵、所述巨电流变液控制阀和所述机器人柔性手爪上的柔性电极片电连接；
所述巨电流变液控制阀套设在所述导管上并与所述导管连通；
所述液压泵安装在所述巨电流变液储液箱上；所述液压泵用于驱使所述巨电流变液储液箱内的巨电流变液液体通过导管流入所述机器人柔性手爪的腔体中；所述液压泵还用于将所述巨电流变液储液箱变为负压，以使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体通过所述导管回流至所述巨电流变液储液箱中。


6.根据权利要求5所述的一种机器人柔性手爪装置，其特征在于，所述巨电流变液控制阀为同心圆套筒结构；所述巨电流变液控制阀的内套筒为中心高电极，所述巨电流变液控制阀的外套筒为接地电极，且所述内套筒和所述外套筒之间存在间隙；所述巨电流变液控制阀还开设有进液口和出液口，所述进液口和出液口之间通过所述间隙连通。


7.根据权利要求6所述的一种机器人柔性手爪装置，其特征在于，所述导管包括上导管和下导管；所述巨电流变液储液箱依次通过所述上导管、所述进液口、所述间隙、所述出液口以及所述下导管与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张泉，肖庆，蒲华燕，彭艳，罗均，王敏，孙翊，谢少荣，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31