一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，包括执行器本体、变刚度层和吸盘，吸盘为常压吸盘和/或负压吸盘，执行器本体包括中心部，和沿中心部周向均匀分布的若干软体黏附末端，每个软体黏附末端的一面均附着多个干黏附材料构成黏附面，各个软体黏附末端内位于黏附面处，且由中心部向外均匀设有多个将黏附面形成褶皱型结构的内腔，给与内腔正向气压或负向气压，控制各个内腔膨胀或收缩，驱动各个软体黏附末端远离中心部弯曲，或朝中心部弯曲，能够在单一气路驱动下实现多机制耦合和变刚度技术，既可以通过变刚度技术提高工作负载，又可以利用吸盘与黏附耦合作用实现对光滑平面的快速稳定抓取。实现对光滑平面的快速稳定抓取。实现对光滑平面的快速稳定抓取。

【技术实现步骤摘要】
一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器


[0001]本专利技术涉及末端执行器
，具体为一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器。

技术介绍

[0002]柔性末端执行机构凭借其适应性强、操作简单、材料简单等优点，目前已广泛应用于数字制造、机器人操作、转移打印和医疗夹持等多个领域；目前柔性末端执行机构根据工作方式可以分为钩爪抓附、真空吸附、黏附材料、磁吸附等类型。
[0003]现有的柔性末端执行机构大多采用单一的工作方式、适应性低、稳定性差、难以对光滑平面进行快速有效抓取；而多种工作方式共同作用的柔性末端机构，驱动装置笨重、结构复杂、控制方式繁琐，极大地限制了在工业生产实际中的应用；另外，现有的柔性末端机构刚度较低、易变形、难以对质量较大的光滑物体进行有效抓取。因此，亟需一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器来解决上述问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种结构精巧，操作简单，且可以实现对大负载光滑平面的有效稳定抓取的干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，来解决上述现有技术中存在的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，包括：
[0006]执行器本体，包括中心部，和沿中心部周向均匀分布的若干软体黏附末端，每个所述软体黏附末端的一面均附着多个干黏附材料构成黏附面，各个所述软体黏附末端内位于黏附面处，且由中心部向外均匀设有多个将所述黏附面形成褶皱型结构的内腔，各个内腔由设在软体黏附末端内的气道连通，所述中心部上设有气孔，气孔与各个软体黏附末端内的气道连通，所述气孔外接气压驱动装置给予各个所述气道正向气压或负向气压，控制各个内腔膨胀或收缩，驱动各个软体黏附末端远离中心部弯曲或朝中心部弯曲；
[0007]变刚度层，布置在各个软体黏附末端远离黏附面的部分，包括由薄膜包覆形成的空腔，所述空腔内密布有多个纤维丝，其中，所述空腔与所述气道连通；
[0008]常压吸盘和/或负压吸盘，安装在黏附面一侧，其中，负压吸盘与气道连通。
[0009]优选的，各个所述内腔平行布设，且各个所述内腔的高度由中心部向外按等差数列逐渐递减。
[0010]优选的，所述软体黏附末端原始状态下，其与远离黏附面一面为斜面，且朝所述黏附面倾斜。
[0011]优选的，所述薄膜为PVA薄膜材料，且PVA薄膜材料外侧包覆涤纶织物层，纤维丝为PET软材料。
[0012]优选的，所述负压吸盘通过套筒与末端执行器本体连接，其中，所述套筒内安装有
气管，气管一端与气孔连通，另一端与负压吸盘连通，负压吸盘的开口处使用膜结构包覆，在正向气压或负向气压下，膜结构朝远离吸附面收缩形成二次负压空间，或膜结构鼓起。
[0013]优选的，所述套筒与末端执行器本体通过光敏材料二次固化的方式进行连接。
[0014]优选的，所述常压吸盘为多个，阵列分布在各个软体黏附末端上，每个所述常压吸盘均包括裙边和安装扣，安装扣与所述软体黏附末端拼接，其中，常压吸盘受压达到吸附状态时裙边与干黏附材料平齐。
[0015]优选的，所述常压吸盘材料为Smooth
‑
On Dragonskin 2A，且所述常压吸盘安装后通过光敏胶实现密封。
[0016]优选的，各个所述常压吸盘均分布在各个干黏附材料块的形心位置。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果：本专利技术通过软体黏附末端和吸盘耦合具有很强的表面适应性和工作可靠性，可以在光滑表面上进行工作，并且在软体末端上部添加了丝变刚度层，通过负压和正压的变换进行变刚度，且利利用气孔由单一气压驱动装置进行控制，实现多机制耦合和变刚度技术，既可以通过变刚度技术提高工作负载，又可以在工业生产实践和特种工况中利用吸盘与黏附耦合作用实现对光滑平面的快速稳定抓取，结构精巧，操作简单。
附图说明
[0018]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。
[0019]在附图中：
[0020]图1是本专利技术柔性末端执行器的结构示意图；
[0021]图2是本专利技术柔性末端执行器俯视图；
[0022]图3是本专利技术柔性末端执行器内部气道示意图；
[0023]图4是本专利技术丝变刚度层结构剖视图；
[0024]图5是本专利技术负压吸盘结构的结构示意图；
[0025]图6是本专利技术负压吸盘工作示意图；
[0026]图7是本专利技术常压吸盘结构示意图；
[0027]图中标号：1、中心部；2、软体黏附末端；3、干黏附材料；4、内腔；5、气道；6、气孔；7、变刚度层；8、薄膜；9、空腔；10、纤维丝；11、常压吸盘；12、负压吸盘；13、套筒；14、气管；15、膜结构；16、裙边；17、安装扣。
具体实施方式
[0028]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0029]实施例：一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，主要由执行器本体、变刚度层7和洗盘三个部分组成，其中：
[0030]执行器本体包括中心部1和沿中心部1周向均匀分布的若干软体黏附末端2，每个软体黏附末端2的一面均附着多个干黏附材料3构成黏附面，各个软体黏附末端2内位于黏附面处，且由中心部1向外均匀设有多个将黏附面形成褶皱型结构的内腔4，各个内腔4由设
在软体黏附末端2内的气道5连通，中心部1上设有气孔6，气孔6与各个软体黏附末端2内的气道5连通，气孔6外接气压驱动装置给予各个气道5正向气压或负向气压，控制各个内腔4膨胀或收缩，驱动各个软体黏附末端2远离中心部1弯曲或朝中心部1弯曲。
[0031]参考图1
‑
图2所示，本实施例中，软体黏附末端2为六个，且在软体黏附末端2原始状态下，即未施加气压时，其与远离黏附面一面为斜面，(为图中的各个软体黏附末端2的顶面)，且朝黏附面倾斜，倾斜角度为5
°
，可以平衡各个软体黏附末端2远离中心部1一端向上翘起的趋势。
[0032]参考图3所示，各个内腔4平行布设，相互平行，排列紧凑，且各个内腔4的高度由中心部1向外按等差数列逐渐递减，靠近中心部1的内腔4变形较大，远离中心部1的内腔4变形较小，底部仍近似于一条直线，避免了空腔9等高在负压下产生弧线，其中，各个内腔4朝向气道5一侧设有开口，开口同时承担气压驱动过程中的进气口和出气口的功能，在正向气压驱动下，各个内腔4膨胀，而软体黏附末端2远离黏附面一面(背面)的拉伸形变有限，限制了腹部沿轴向的位移，故整个末端向形变较小的背部一侧弯曲，可完成完成脱附，在负向气压驱动下各个软体黏附末端2朝中心部1轴线方向弯曲配合向工作平面提供的预压力，使黏附材料和作用面完成黏附。
[0033]其中，软体黏附末端2的内腔4和气道5整体是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，其特征在于：包括：执行器本体，包括中心部，和沿中心部周向均匀分布的若干软体黏附末端，每个所述软体黏附末端的一面均附着多个干黏附材料构成黏附面，各个所述软体黏附末端内位于黏附面处，且由中心部向外均匀设有多个将所述黏附面形成褶皱型结构的内腔，各个内腔由设在软体黏附末端内的气道连通，所述中心部上设有气孔，气孔与各个软体黏附末端内的气道连通，所述气孔外接气压驱动装置给予各个所述气道正向气压或负向气压，控制各个内腔膨胀或收缩，驱动各个软体黏附末端远离中心部弯曲或朝中心部弯曲；变刚度层，布置在各个软体黏附末端远离黏附面的部分，包括由薄膜包覆形成的空腔，所述空腔内密布有多个纤维丝，其中，所述空腔与所述气道连通；常压吸盘和/或负压吸盘，安装在黏附面一侧，其中，负压吸盘与气道连通。2.根据权利要求1所述的一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，其特征在于：各个所述内腔平行布设，且各个所述内腔的高度由中心部向外按等差数列逐渐递减。3.根据权利要求1所述的一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，其特征在于：所述软体黏附末端原始状态下，其与远离黏附面一面为斜面，且朝所述黏附面倾斜。4.根据权利要求1所述的一种干黏附与真空吸附耦合的变刚度柔性末端执行器，其特征在于：所述薄膜为PVA...

【专利技术属性】
技术研发人员：王周义，翁志远，袁清松，姚俊升，戴振东，
申请(专利权)人：南京航空航天大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：