一种高通用性可编辑柔性机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种高通用性可编辑柔性机械手。本发明专利技术软机械手安装在驱动模块安装架底部，驱动模块安装架顶部固定安装有主机架，连杆模块连接于驱动模块安装架和软机械手之间；软机械手驱动模块为主要由形状记忆材料自身围成的结构；软机械手驱动模块的根端固定安装在驱动模块安装架的底部，软机械手驱动模块的末端沿周向以波浪形布置安装有若干开合开关PLA；主机架经连杆模块的若干连杆后与软机械手驱动模块的末端连接。本发明专利技术柔性机械手相比于传统机械手具有更强的抓储性能，且可以抓储非连续性物质以及各种不同形态的物体，具有很高的通用性。高的通用性。高的通用性。

【技术实现步骤摘要】
一种高通用性可编辑柔性机械手


[0001]本专利技术涉及了一种机械手装置，具体涉及一种高通用性可编辑柔性机械手。

技术介绍

[0002]传统的刚性机械手具有承载能力强，响应速度快，控制精度高等优点但是环境的适应能力低，通用性较差，功能单一。与之相对的柔性机械手环境适应能力强，安全性高，但是存在变形不稳定，无法精确解耦，响应速度慢，驱动能力较弱等问题。然而在生物探测、矿物探测等领域中，很多时候并不知道抓取物体的体积、重量、形状等特征，这对机械手的通用性提出了很高的要求。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种高通用性可编辑柔性机械手。该机械手通过使用形状记忆材料驱动以及外加机械结构的形式，具有很强的适应性和通用性。机械手本身可以抓取并储存各种形态的物体，底部的开合开关的存在使得机械手可以储存比自身抓手直径小很多的物体。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]本专利技术柔性机械手包括主机架、驱动模块安装架、连杆模块和软机械手；软机械手安装在驱动模块安装架底部，驱动模块安装架顶部固定安装有主机架，连杆模块连接于驱动模块安装架和软机械手之间。
[0006]连杆模块包括若干刚性的连杆；软机械手包括软机械手驱动模块和若干开合开关PLA，软机械手驱动模块为主要由仿蛇鳞结构的形状记忆材料自身围成的结构；软机械手驱动模块的根端固定安装在驱动模块安装架的底部，软机械手驱动模块的末端沿周向以波浪形布置安装有若干开合开关PLA。
[0007]主机架经连杆模块的若干连杆后与软机械手驱动模块的末端连接。
[0008]所述的软机械手驱动模块主要由若干复合材料模块和若干形状记忆材料折纸模块PLA沿圆周周向交替连接围成；每个复合材料模块是由以行列阵列布置的多个硬质橡胶以及连接相邻两个硬质橡胶之间的形状记忆材料拉伸模块PLA构成。
[0009]复合材料模块的边缘均设置为形状记忆材料拉伸模块PLA，通过边缘的形状记忆材料拉伸模块PLA和形状记忆材料折纸模块PLA连接。
[0010]形状记忆材料拉伸模块PLA使得软机械手驱动模块可编辑的范围更大，硬质橡胶之间可以更好的连接，整体结构更为稳定。
[0011]所述的形状记忆材料折纸模块PLA为空心的长条状，横截面为梯形，形状记忆材料折纸模块PLA的外表面沿轴向开设一条贯通形状记忆材料折纸模块PLA两端和内部的条形开口，条形开口的两条边分别连接相邻的两个较小方形平面结构的一条边，条形开口朝向软机械手内部。
[0012]待抓取物体时，形状记忆材料折纸模块PLA收拢呈弯折状。
[0013]抓取物体时，形状记忆材料折纸模块PLA在形状记忆材料拉伸模块PLA被导电加热时，电流直接流通至形状记忆材料折纸模块PLA上使得形状记忆材料折纸模块PLA被导电加热，并被两侧的复合材料模块拉伸展开。
[0014]形状记忆材料折纸模块PLA使得软机械手具有更大的张开率，并在软机械手打开时呈凸台状，更好的吞覆物体。
[0015]所述的硬质橡胶为正六边形，硬质橡胶一表面压接在在形状记忆材料拉伸模块PLA上，且硬质橡胶的另一表面用于接触被抓物体，作为软机械手的抓手内侧面；硬质橡胶可以更好的保护形状记忆材料且可以提升软机械手的承载能力。
[0016]硬质橡胶另一表面上还安装有压电模块，压电模块安装在沿软机械手长度方向上排列的一列或几列的硬质橡胶上形成压电传感器阵列，压电模块方便更好的监测软机械手抓取物体时的数据。
[0017]所述的软机械手通过圆柱形辅助模具制得；对通过双喷头d打印机打印得到的形状记忆材料进行整体加热，待形状记忆材料软化后，将形状记忆材料贴合辅助模具外侧面，形状记忆材料自身的连接处使用热熔胶连接，然后待形状记忆材料冷却硬化后，将辅助模具移除，得到软机械手。
[0018]所述的软机械手驱动模块和开合开关PLA为导电材料，导电加热后软化变形；软机械手驱动模块通过多条绝缘带将自身自上而下间隔均分为多节，每节软机械手驱动模块分别引出电极，所有电极均连接外部电路。
[0019]待需要抓取物体时，对未变形软机械手驱动模块的不同部位加热拉伸，使得未变形软机械手驱动模块变形拉伸形成加热软机械手驱动模块进而抓取物体；抓取到物体后，通过将加热软机械手驱动模块冷却硬化形成变形软机械手驱动模块，将物体储存起来。
[0020]软机械手驱动模块在刚度恢复冷却的过程中为平缓的变化，可以储存被抓取的物体并保护被抓取以及储存的物体。
[0021]所述的软机械手驱动模块的内侧面和外侧面均密封覆有PE膜，PE膜用来保护形状记忆材料且可以提升软机械手的密闭性。
[0022]所述的开合开关PLA主体呈片状。
[0023]在自然状态下，开合开关PLA的末端均向中心柔性弯曲，使得若干开合开关PLA的末端封闭，形成一个封闭的半圆形，此时开合开关PLA处于关闭状态，使得软机械手处于封闭状态。
[0024]待抓取物体时，开合开关PLA被展开伸直为平面结构，使得若干开合开关PLA的末端打开，此时开合开关PLA处于开启状态，使得软机械手处于打开状态。
[0025]抓取物体时，开合开关PLA由于软机械手驱动模块末端的一节被通电，从而电流直接流通至开合开关PLA上，开合开关PLA导电并被加热变软并始终处于开启状态，进而使得软机械手处于打开状态。
[0026]存储物体时，开合开关PLA冷却恢复刚度，在自身恢复力和软机械手驱动模块末端的拉力作用下，开合开关PLA自动关闭并处于关闭状态，使得软机械手处于封闭状态；开合开关PLA方便抓取和储存较小尺寸的物体。
[0027]所述的主机架内顶部固定安装有连杆支撑件I，若干连杆的上端沿周向均匀间隔铰接在连杆支撑件I上部周围，若干连杆的下端朝下连接至软机械手末端；连杆支撑件I的
底部安装有滑轮II。
[0028]驱动模块安装架的顶面安装有连杆支撑件II，连杆支撑件II的下部周围沿周向均匀间隔铰接若干连接杆的下端，若干连接杆的上端铰接至各自的一根连杆上部。
[0029]连杆支撑件II的顶部安装有滑轮I，滑轮I和滑轮II之间通过绳索传动连接；具体地，绳索一端卷绕并固定系在滑轮I上，另一端卷绕并固定系在滑轮II上。
[0030]所述的主机架和驱动模块安装架之间安装有电机支撑架，电机支撑架的上端和下端分别固定在主机架和驱动模块安装架上；电机支撑架上安装有直流电机，直流电机的输出轴通过联轴器与滑轮II的转轴同步相连。
[0031]直流电机工作带动滑轮II转动，经绳索带动滑轮I向上/向下移动，使得连接杆的上端支撑/拉动连杆，使得若干连杆撑开/合拢进而拉动/放松软机械手进行抓取动作。
[0032]抓取物体过程中，直流电机正转，绳索收起，使得连杆模块的下端随着直流电机的正转而逐渐向上张开；直流电机反转，绳索松弛，使得连杆模块的下端随着直流电机的反转而逐渐向下收拢，避免了连杆模块的连杆的随意摆动。
[0033本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高通用性可编辑柔性机械手，其特征在于：包括主机架(1)、驱动模块安装架(3)、连杆模块(7)和软机械手；软机械手安装在驱动模块安装架(3)底部，驱动模块安装架(3)顶部固定安装有主机架(1)，连杆模块(7)连接于驱动模块安装架(3)和软机械手之间；连杆模块(7)包括若干连杆；软机械手包括软机械手驱动模块(9/11/12/13)和若干开合开关PLA(10)，软机械手驱动模块(9/11/12/13)为主要由形状记忆材料自身围成的结构；软机械手驱动模块(9/11/12/13)的根端固定安装在驱动模块安装架(3)的底部，软机械手驱动模块(9/11/12/13)的末端沿周向以波浪形布置安装有若干开合开关PLA(10)；主机架(1)经连杆模块(7)的若干连杆后与软机械手驱动模块(9/11/12/13)的末端连接。2.根据权利要求1所述的一种高通用性可编辑柔性机械手，其特征在于：所述的软机械手驱动模块主要由若干复合材料模块和若干形状记忆材料折纸模块PLA(17)沿圆周周向交替连接围成；每个复合材料模块是由以行列阵列布置的多个硬质橡胶(14)以及连接相邻两个硬质橡胶(14)之间的形状记忆材料拉伸模块PLA(15)构成；复合材料模块的边缘均设置为形状记忆材料拉伸模块PLA(15)，通过边缘的形状记忆材料拉伸模块PLA(15)和形状记忆材料折纸模块PLA(17)连接。3.根据权利要求2所述的一种高通用性可编辑柔性机械手，其特征在于：所述的形状记忆材料折纸模块PLA(17)为空心的长条状，形状记忆材料折纸模块PLA(17)的外表面沿轴向开设一条贯通形状记忆材料折纸模块PLA(17)两端和内部的条形开口，条形开口的两条边分别连接相邻的两个较小方形平面结构的一条边，条形开口朝向软机械手内部；待抓取物体时，形状记忆材料折纸模块PLA(17)收拢呈弯折状；抓取物体时，形状记忆材料折纸模块PLA(17)被导电加热，并被两侧的复合材料模块拉伸展开。4.根据权利要求2所述的一种高通用性可编辑柔性机械手，其特征在于：所述的硬质橡胶(14)为正六边形，硬质橡胶(14)一表面压接在在形状记忆材料拉伸模块PLA(15)上，且硬质橡胶(14)的另一表面用于接触被抓物体，作为软机械手的抓手内侧面；硬质橡胶(14)另一表面上还安装有压电模块(16) 。5.根据权利要求1所述的一种高通用性可编辑柔性机械手，其特征在于：所述的软机械手通过圆柱形辅助模具制得；对形状记忆材料进行整体加热，待形状记忆材料软化后，将形状记忆材料贴合辅助模具外侧面，形状记忆材料自身的连接处使用热熔胶连接，然后待形状记忆材料冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴化平，朱佳俊，王南航，彭翔，田野，裘烨，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：