线驱动仿生软体机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种线驱动仿生软体机械手，包括线驱动总成、机架总成、执行器总成；多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在机架总成上；线驱动总成依次穿过所有执行器总成用于将外部驱动力传递给执行器总成。执行器总成包括执行器座体、弹簧机构、滚轮机构、涨紧气囊；弹簧机构主体位于执行器座体内，弹簧机构顶端与执行器座体滑动连接，底端伸出执行器座体外并与滚轮机构固定连接；涨紧气囊安装在滚轮机构底部；线驱动总成滚动连接穿过滚轮机构并与滚轮机构连接。本发明专利技术模仿了自然界中蟒蛇缠绕抓取的方式，在保证机械手柔顺性的前提下，可以获取更大的抓取力，同时，采用单个线绳的驱动方式，可以自动适应形状复杂的抓取目标。

【技术实现步骤摘要】
线驱动仿生软体机械手
本专利技术涉及软体机械手
，具体涉及一种线驱动仿生软体机械手。
技术介绍
近年来，软体机器人因具有能够适应各种应用环境、与人类交互更加安全等优势，得到研究人员的广泛关注。软体机械手是软体机器人研究领域的一个重要组成部分，主要负责与外界的交互，具有运动灵活、结构可靠、控制简单、柔顺性强等优势，在科学教育、农业生产及医疗健康等领域得到广泛应用。但是，随着软体机械手进一步的推广应用，其仍然存在抓取力小、只能应用于轻质目标的抓取等问题，限制了软体机械手的广泛应用。研究人员试图通过变刚度抓取等方式提高软体机械手的负载能力，但效果不够理想。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有软体机械手夹持力低、负载能力差的问题，而提出一种线驱动仿生软体机械手，该仿生软体机械手模仿了自然界中蟒蛇缠绕抓取的方式，在保证机械手柔顺性的前提下，可以获取更大的抓取力，同时，采用单个线绳的驱动方式，可以自动适应形状复杂的抓取目标。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种线驱动仿生软体机械手，包括线驱动总成、机架总成、执行器总成；多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在机架总成上；线驱动总成依次穿过所有执行器总成且与执行器总成滚动连接，线驱动总成用于将外部驱动力传递给执行器总成。进一步地，所述线驱动总成包括驱动输入接头、导向槽、柔性钢丝绳，两个驱动输入接头固连在柔性钢丝绳的两端，用于柔性钢丝绳驱动力的输入，柔性钢丝绳依次穿过所有执行器总成且与执行器总成滚动连接，两个导向槽通固连在机架总成上，导向槽用于对柔性钢丝绳导向。进一步地，所述机架总成包括主体机架、机械手连接件，主体机架整体呈筒状，多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在主体机架上，机械手连接件固定在主体机架一端。进一步地，所述执行器总成包括执行器座体、弹簧机构、滚轮机构、涨紧气囊；弹簧机构主体位于执行器座体内，弹簧机构顶端与执行器座体滑动连接，底端伸出执行器座体外并与滚轮机构固定连接；涨紧气囊安装在滚轮机构底部；执行器总成呈径向安装在主体机架上，执行器座体固定在主体机架外侧，滚轮机构位于主体机架内部，所述线驱动总成滚动连接穿过滚轮机构并与滚轮机构连接。进一步地，所述弹簧机构由滑块、弹簧推杆、压缩弹簧组成，滑块固定在弹簧推杆顶端，且滑块通过基座滑轨与执行器座体构成移动副，压缩弹簧套接在弹簧推杆上且抵接在执行器座体与滑块之间，弹簧推杆底端伸出执行器座体底部连接所述滚轮机构。进一步地，所述滚轮机构由滚轮支座、滚轮、销轴组成，滚轮通过销轴与滚轮支座构成转动副，滚轮支座固连在所述弹簧机构的底端，滚轮用于对所述线驱动总成支撑并导向。进一步地，所述涨紧气囊粘接在滚轮机构的底部凹槽上，涨紧气囊设有两个对称分布的导气管。本专利技术的有益效果：1、本专利技术模仿了自然界中蟒蛇缠绕抓取的方式，这种方式在保证机械手柔顺性的前提下，可以获取更大的抓取(挤压)力，在抓取大质量物体时更加稳定。采用单个线绳的驱动方式，可以自动适应形状复杂的抓取目标。2、本专利技术同时引入气动涨紧气囊，通过调节涨紧气囊内部的压力，可以进一步地适应抓取物复杂的形状结构，提高机械手的抓取力及抓取稳定性。附图说明图1为本专利技术的三维示意图。图2为本专利技术的主视图。图3为本专利技术的局部剖视图。图4为线驱动总成的三维视图。图5为执行器总成的三维示意图。图6为执行器总成的主视图。图7为执行器基座的三维示意图。图8为涨紧气囊的三维示意图。图9为滚轮支座的三维示意图。图10为机械手连接件的三维示意图。图中：1-线驱动总成；11-驱动输入接头；12-导向槽；13-第一螺钉；14-柔性钢丝绳；2-机架总成；21-主体机架；22-第二螺钉；23-第三螺钉；24-机械手连接件；3-执行器总成；31-底座；32-滑块；33-基座；331-基座滑轨；34-弹簧推杆；35-压缩弹簧；36-第四螺钉；37-滚轮支座；371-底部凹槽；38-滚轮；39-销轴；310-涨紧气囊；3101-导气管。具体实施方式以下结合附图和实施例详细介绍本专利技术的技术方案：自然界中的大多柔性生物在保持其柔软特性的前提下，依然拥有强大的抓取(挤压)力。例如，蟒蛇在捕获抓取猎物时，以身体缠绕的方式可以提供远远大于其身体重力几倍的挤压力，以防止被捕获目标挣脱，从而快速地完成对猎物的抓取。这种柔性生物以缠绕身体抓取猎物的方式，是在保证软体抓取适应性强的前提下，以极大的抓取力完成与外界的交互。受此启发，将蟒蛇的抓取方式应用在软体机械手上，以解决现有软体机械手夹持力低、负载能力差的缺点。请参阅图1至图10所示，本实施例一种线驱动仿生软体机械手，包括线驱动总成1、机架总成2、执行器总成3；多个执行器总成3通过第二螺钉22以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在主体机架21上；线驱动总成1依次穿过所有执行器总成3且与执行器总成3滚动连接，线驱动总成1用于将外部驱动力通过滚轮38传递给执行器总成3。如图1、图2、图3、图4所示，所述线驱动总成1包含驱动输入接头11、导向槽12、第一螺钉13、柔性钢丝绳14。柔性钢丝绳14采用柔性钢丝制作，在被拉伸时长度变化极小，从而保证位置控制精度及抓取力的有效施加。两个驱动输入接头11固连在柔性钢丝绳14的两端，用于柔性钢丝绳14驱动力的输入。两个导向槽12通过第一螺钉13固连在主体机架21上，导向槽12主要起到对柔性钢丝绳14的导向作用。这里，当外界的驱动力通过两个驱动输入接头11传递给柔性钢丝绳14时，柔性钢丝绳14通过滚轮38将驱动力传递给执行器总成3。如图1、图2、图3、图10所示，所述机架总成2包含主体机架21、第二螺钉22、第三螺钉23、机械手连接件24。主体机架21整体呈筒状，多个执行器总成3通过第二螺钉22以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在主体机架21上。机械手连接件24通过第三螺钉23固定在主体机架21一端，机械手连接件24用于连接外部操作臂。如图1、图2、图3、图5、图6、图7、图8、图9所示，所述执行器总成3包括执行器座体、弹簧机构、滚轮机构、涨紧气囊310，弹簧机构主体位于执行器座体内，弹簧机构顶端与执行器座体滑动连接，底端伸出执行器座体外并与滚轮机构固定连接，涨紧气囊310安装在滚轮机构底部。执行器总成3呈径向安装在主体机架21上，执行器座体通过第二螺钉22固定在主体机架21外侧，滚轮机构位于主体机架21内部。所述执行器座体包括底座31及基座33，底座31通过四个对称布置的第四螺钉36固连在基座33上。弹簧机构由滑块32、弹簧推杆34、压缩弹簧35组成，滑块32固定在弹簧推杆34顶端，且滑块32通过固定在基座33内侧的基座滑轨331与基座33构成移动副，压缩弹簧35套接在弹簧推杆34上且抵接在基座33与滑块32之间，弹簧推杆34底端伸出基座33底部。滚轮机构由滚轮支座37、滚轮38、销轴39组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线驱动仿生软体机械手，其特征在于，包括线驱动总成、机架总成、执行器总成；多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在机架总成上；线驱动总成依次穿过所有执行器总成且与执行器总成滚动连接，线驱动总成用于将外部驱动力传递给执行器总成。/n

【技术特征摘要】
1.一种线驱动仿生软体机械手，其特征在于，包括线驱动总成、机架总成、执行器总成；多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在机架总成上；线驱动总成依次穿过所有执行器总成且与执行器总成滚动连接，线驱动总成用于将外部驱动力传递给执行器总成。


2.如权利要求1所述的一种线驱动仿生软体机械手，其特征在于，所述线驱动总成包括驱动输入接头、导向槽、柔性钢丝绳，两个驱动输入接头固连在柔性钢丝绳的两端，用于柔性钢丝绳驱动力的输入，柔性钢丝绳依次穿过所有执行器总成且与执行器总成滚动连接，两个导向槽通固连在机架总成上，导向槽用于对柔性钢丝绳导向。


3.如权利要求1所述的一种线驱动仿生软体机械手，其特征在于，所述机架总成包括主体机架、机械手连接件，主体机架整体呈筒状，多个执行器总成以圆柱螺旋线的布置形式均匀固定在主体机架上，机械手连接件固定在主体机架一端。


4.如权利要求1所述的一种线驱动仿生软体机械手，其特征在于，所述执行器总成包括执行器座体、弹簧机构、滚轮机构、涨紧气囊；弹簧机构主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：任丽丽，周亮，牛士超，徐健，焦志彬，薛浩，丁汉良，佟金，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22