一种刚柔复合软指模块以及集成有该模块的机械手爪制造技术

一种刚柔复合软指模块以及集成有该模块的机械手爪，刚柔复合软指结构为：弹性薄片埋设在限制层内，限制层上表面固定膨胀层，膨胀层从左向右依次为指尖段、膨胀段和固定段；膨胀段由若干膨胀节组成；固定段的矩管右端上有固定沿，该矩管内腔与若干膨胀节组成；固定段的矩管右端上有固定沿，该矩管内腔与若刚膨胀节内腔连通，该软指模块为：外主固定块从三面贴合在固定段的矩管上，外辅固定块贴合在该矩管的另一面上，并经螺栓与外主固定块相固定，且矩管上的固定沿嵌入外主、外辅固定块的卡槽内，内固定块的矩管凸起插入固定段的矩管内，气动接头旋接在内固定块上的螺纹通孔中，前与该矩管内腔连通，采用上述符合软指形式可组成二指、四指机械手爪。本机械手爪的竖直和水平方面抓取性能得到有效提升，特别是水平抓取性能得到显著改善。

A rigid flexible composite soft finger module and a mechanical gripper integrated with the module

【技术实现步骤摘要】
一种刚柔复合软指模块以及集成有该模块的机械手爪
本技术涉及一种机械手爪，尤其涉及一种刚柔复合的用于实现柔性夹持的机械手爪。
技术介绍
在商品生产过程中，自动化水平不断提升，生产线柔性化需求更加强烈，在部分场景中机器人与人的物理隔离被打破，机器人成为人的协作者；机器人同时也进入到餐厅、办公室等公共场所及家庭中。这对机器人的末端执行器提出了高适应性、高安全性的需求。当前末端执行器主要包括刚性机械手爪、真空吸盘、以及新出现的纯软体机械爪。刚性机械爪抓取不安全、真空吸盘难以适应表面粗糙、不规则物体等。当前软体机械爪如专利(CN201620683993.1和CN201710667157.3)纯软体机械爪结构上主要由手指底板和手指指面组成，材料使用软体材料如硅橡胶制作而成。在水平方向抓取物体时，由于材料刚度低，抓取时会发生较大倾斜变形，并且导致抓取负载的减小，这限制了其在水平方向抓取的应用，导致目前基本为垂直方向抓取应用。
技术实现思路
本技术目的是针对现有技术存在的问题而提供一种刚柔复合机械手爪，旨在能有效提升竖直方向以及水平方向抓取性能，特别是显著提升水平方向抓取性能。本技术的目的是这样实现的：一种刚柔复合软指模块，刚柔复合软指结构为：限制层内埋设有弹性薄片，而将限制层分隔成上限制层)和下限制层，上限制层上表面固定有膨胀层，该膨胀层从左向右依次为实心的指尖段、膨胀段以及固定段，该膨胀段由若干向上隆起的中空的膨胀节组成，每个膨胀节的横截面为圆锥形状，固定段由前、后侧立板，作为顶板的膨胀层的外固定部以及作为底板的上限制层围合组成矩管，该矩管的右端面上有向外伸出的固定沿；该矩管的内腔与上述若干膨胀节内腔连通；其内有弹性薄片的限制层的弹性模量≥膨胀层的弹性模量；外主固定块前后侧立板固定在底板上组成，外主固定块由下向上包覆贴合在固定段的矩管上，外辅固定块由竖向板焊接在水平板顶面右侧组成；外辅固定块的水平板覆盖贴合在该矩管的顶板上，并经4颗螺栓固定在外主固定板的前后侧立板的端面上，且该矩管上的固定沿嵌入外主固定块和外辅固定块的卡槽内；内固定块由矩管凸起固定在竖板左侧面上组成；内固定块的矩管凸起从右向左插入上述固定段上的矩管内，并与之形成滑动配合或紧配合，内固定块的竖板经四颗螺栓紧固在固定沿上、并与之形成气密性配合，气动接头从右向左旋接在内固定块的竖板也称顶板上的螺纹通孔中，并与该矩管内腔连通。所述弹性薄片材质为钢片或铜片或PVC片或聚酰胺塑料片。所述弹性薄片上的固定部分宽度与限制层的固定部分宽度相同或略小；所述弹性薄片上的非固定部的宽度小于限制层非固定部的宽度；所述弹性薄片上有若干镂空结构。所述膨胀层和限制层均为硅橡胶；所述下限制层非固定部分的底面上均布有若干增摩条。与现有的技术相比，本技术的有益效果是：一、使用所提的刚柔复合机械手爪，在水平方向抓取物体时刚柔复合软指的倾斜变形角度得到大幅度减小。经对比实验测量约减小为原来的1/7左右。二、使用所提的刚柔复合机械手爪，在水平方向抓取物体时负载得到较大提升，经对比实验测量约为原来的2-3倍。三、所提的刚柔复合机械手爪扩大了柔性夹爪的使用范围。其在水平方向上性能的提升使其可以同时在垂直方向和水平方向抓取进行广泛使用。本技术在手指限制层内添加了弹性薄片，使得在水平方向抓取时刚度大的弹性薄片部分承担了主要的力和弯曲力矩，同时对驱动方向影响非常小。这使得在水平方向抓取时刚柔复合软指的倾斜变形角度很小，抓取负载得到有效提升，扩展了其使用范围。附图说明图1为本技术实施例1的刚柔复合软指的剖视图。图2为图1在A-A处的剖视图。图3为本技术实施例1的立体图。图4为本技术实施例1的局部爆炸示意图。图5为本技术实施例1的剖视图。图6为本技术实施例2的立体图。图7为本技术实施例3的立体图。图8为本技术实施例3的剖视图。图9为本技术实施例3另一种做法的立体图。附图中：1.刚柔复合软指；11.限制层；111.上限制层；112.弹性薄片；1121.弹性薄片的固定部分；1122.弹性薄片的非固定部分；1123.弹性薄片中间的镂空结构；113.下限制层；114.增摩条(增大摩擦)；12.膨胀层；121指尖段；122.膨胀段；1221.膨胀节；1222.膨胀间隔；123.固定段；1231.外固定部；1232.固定沿；13.空腔室；131.膨胀腔室；132.连通腔室；133.固定内腔；2A.实施例1的外固定块；2B.实施例3的外固定块；21A.实施例1的外主固定块；211A.(实施例1外主固定块上的)卡槽；212A.(实施例1外主固定块上的)固定立面；213A.(实施例1外主固定块上的)左右连接螺纹孔；214A.(实施例1外主固定块上的)上下连接螺纹孔；21B.(实施例3的)外主固定块；22A.(实施例1的)外辅固定块；22B.(实施例3的)外辅固定块；3A.(实施例1的)内固定块；31A.(实施例1内固定块上的)矩管凸起；32A.(实施例1内固定块上用于和2A连接的)连接孔；33A.(实施例1集成固定板6安装用的)安装孔；34A.(实施例1内固定块上的)螺纹通孔；4.气动接头；5.螺栓；6.集成固定板；61.(固定板上的)安装调节槽；62.(固定板上的)螺栓调节槽口；63.(集成固定板的)安装孔；41.(气动接头)内腔。具体实施方式下面通过具体实施例对本技术作进一步的详细描述。本技术刚柔复合机械手爪，主要包括刚柔复合软指1、外固定块2、内固定块3，内固定块上连接有气动接头4，刚柔复合软指由外固定块和内固定块进行固定。所述刚柔复合软指从结构上由限制层11、膨胀层12、及二者所围成的空腔室13组成。所述限制层又分为上限制层111、弹性薄片112、下限制层113、增摩条114；所述弹性薄片112包括固定部分1121、非固定部分1122，以及中间的镂空结构1123；所述膨胀层又分为121指尖段、122膨胀段、123固定段。所述空腔室包括膨胀腔室131、连通腔室132、固定内腔133。所述膨胀段由若干个膨胀节1221和膨胀间隔1222组成；所述固定段包括外固定部1231、固定沿1232.所述弹性薄片112上的固定部分1121宽度1与限制层11的固定部分宽度相同或略小；所述外固定块包括外主固定块、外辅固定块。外主固定块上有实施例1外主固定块上的卡槽211A、实施例1外主固定块上的固定立面212A、实施例1外主固定块上的左右连接螺纹孔213A、实施例1外主固定块上的上下连接螺纹孔214A。所述内固定块3A上有用于和刚柔复合软指固定内腔配合的矩管凸起31A、用于和外固定块2A连接的连接孔32A、用于和集成固定板安装的安装孔33A、用于连接气动接头的螺纹通孔34A。刚柔复合软指的外固定部1231与外主固定块上的固定立面212A配合，刚柔复合软指的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种刚柔复合软指模块，其特征在于，刚柔复合软指(1)结构为：限制层(11)内埋设有弹性薄片(112)，而将限制层分隔成上限制层(111)和下限制层(113)，上限制层(111)上表面固定有膨胀层(12)，该膨胀层(12)从左向右依次为实心的指尖段(121)、膨胀段(122)以及固定段(123)，该膨胀段(122)由若干向上隆起的中空的膨胀节(1221)组成，每个膨胀节(1221)的横截面为圆锥形状，固定段(123)由前、后侧立板，作为顶板的膨胀层(12)的外固定部(1231)以及作为底板的上限制层(111)围合组成矩管，该矩管的右端面上有向外伸出的固定沿(1232)；该矩管的内腔与上述若干膨胀节(1221)的内腔连通；其内有弹性薄片(112)的限制层(11)的弹性模量≥膨胀层(12)的弹性模量；外主固定块(21A)前后侧立板固定在底板上组成，外主固定块(21A)由下向上包覆贴合在固定段的矩管上，外辅固定块(22A)由竖向板固定在水平板顶面右侧组成；外辅固定块(22A)的水平板覆盖贴合在该矩管的顶板上，并经4颗螺栓(5)固定在外主固定块(21A)的前后侧立板的端面上，且该矩管上的固定沿嵌入外主固定块和外辅固定块的卡槽内；内固定块(3A)由矩管凸起(31A)固定在竖板左侧面上组成；内固定块(3A)的矩管凸起(31A)从右向左插入上述固定段(123)上的矩管内，并与之形成滑动配合或紧配合，内固定块(3A)的竖板经四颗螺栓紧固在固定沿(1232)上、并与之形成气密性配合，气动接头(4)从右向左旋接在内固定块(3A)的竖板也称顶板上的螺纹通孔(34A)中，并与该矩管内腔连通。/n...

【技术特征摘要】
1.一种刚柔复合软指模块，其特征在于，刚柔复合软指(1)结构为：限制层(11)内埋设有弹性薄片(112)，而将限制层分隔成上限制层(111)和下限制层(113)，上限制层(111)上表面固定有膨胀层(12)，该膨胀层(12)从左向右依次为实心的指尖段(121)、膨胀段(122)以及固定段(123)，该膨胀段(122)由若干向上隆起的中空的膨胀节(1221)组成，每个膨胀节(1221)的横截面为圆锥形状，固定段(123)由前、后侧立板，作为顶板的膨胀层(12)的外固定部(1231)以及作为底板的上限制层(111)围合组成矩管，该矩管的右端面上有向外伸出的固定沿(1232)；该矩管的内腔与上述若干膨胀节(1221)的内腔连通；其内有弹性薄片(112)的限制层(11)的弹性模量≥膨胀层(12)的弹性模量；外主固定块(21A)前后侧立板固定在底板上组成，外主固定块(21A)由下向上包覆贴合在固定段的矩管上，外辅固定块(22A)由竖向板固定在水平板顶面右侧组成；外辅固定块(22A)的水平板覆盖贴合在该矩管的顶板上，并经4颗螺栓(5)固定在外主固定块(21A)的前后侧立板的端面上，且该矩管上的固定沿嵌入外主固定块和外辅固定块的卡槽内；内固定块(3A)由矩管凸起(31A)固定在竖板左侧面上组成；内固定块(3A)的矩管凸起(31A)从右向左插入上述固定段(123)上的矩管内，并与之形成滑动配合或紧配合，内固定块(3A)的竖板经四颗螺栓紧固在固定沿(1232)上、并与之形成气密性配合，气动接头(4)从右向左旋接在内固定块(3A)的竖板也称顶板上的螺纹通孔(34A)中，并与该矩管内腔连通。


2.如权利要求1所述刚柔复合软指模块，其特征在于，所述弹性薄片(112)材质为钢片或铜片或PVC片或聚酰胺塑料片。


3.如权利要求1所述刚柔复合软指模块，其特征在于，所述弹性薄片(112)上的固定部分(1121)宽度与限制层(11)的固定部分宽度相同或略小；所述弹性薄片上的非固定部(1122)的宽度小于限制层(11)非固定部的宽度；所述弹性薄片上有若干镂空结构(1123)。


4.如权利要求1所述刚柔复合软指模块，其特征在于，所述膨胀层(12)和限制层(11)均为硅橡胶；所述下限制层(113)非固定部分的底面上均布有若干增摩条(114)。


5.一种集成四指机械手爪，其特征在于，刚柔复合软指(1)结构为：限制层(11)内埋设有弹性薄片(112)，而将限制层分隔成上限制层(111)和下限制层(113)，上限制层(111)上表面固定有膨胀层(12)，该膨胀层(12)从左向右依次为实心的指尖段(121)、膨胀段(122)以及固定段(123)，该膨胀段(122)由若干向上隆起的中空的膨胀节(1221)组成，每个膨胀节(1221)的横截面为圆锥形状，固定段(123)由前、后侧立板，作为顶板的膨胀层(12)的外固定部(1231)以及作为底板的上限制层(111)围合组成矩管，该矩管的右端面上有向外伸出的固定沿(1232)；该矩管的内腔与上述若干膨胀节(1221)的内腔连通；其内有弹性薄片(112)的限制层(11)的弹性模量≥膨胀层(12)的弹性模量；集成固定板(6)由方形板连接在形状相同的左、右矩板之间组成；集成固定板(6)的左矩板上设置有一对刚柔复合软指模块：两个刚柔复合软指模板从上向下插进左矩板上长方形开口的安装调节槽(61)中、并经螺栓将二者的内固定块(3A)的顶板可移动地固定在左距板两个长边上的倒T字形的两个槽口(62)中，且该两个刚柔复合软指模块的两个限制层(11)位于内侧而相对；集成固定板(6)的右矩板上以相同...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷亚雄，
申请(专利权)人：成都易爪机器人科技有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51