一种柔性机械手及其自适应抓取方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性机械手及其自适应抓取方法。机械手的轮盘端盖安装在机械手机架主体的底部，刚性夹爪安装在轮盘端盖的底面，刚性夹爪的根端连接轮盘端盖的底面周边，刚性夹爪的末端连接柔性夹爪的根端。方法包括：电机模块带动刚性夹爪收缩并抓住待抓取物体，压敏电阻发送反馈信号至控制模块控制电机停止，气动模块吸取柔性夹爪的气体，使得变形收缩并抓取物体，完成抓取。本发明专利技术自适应的分析抓取目标的位置信息，通过自适应收缩变形，能不限制物体的形状和材质，实现对不同对象的自适应快速抓取，极大的便利了工业上的抓取，能够适应复杂的抓取目标，有效的提升了机械手的抓取效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种柔性机械手及其自适应抓取方法


[0001]本专利技术涉及了一种柔性机械手，具体涉及一种柔性机械手及其自适应抓取方法。

技术介绍

[0002]在传统的工业生产过程中，机械手由于工作条件的限制抓取的对象大多为形状固定的硬质固体，无法实现对不同形状的物体进行快速的抓取，由于无法精确的控制机械手抓力的大小，在抓取物体时极易对工件表面造成破坏。随着工业的发展，人们对产线上的生产效率有了更高的要求，为了实现抓取对象的成功抓取，被抓取的对象需要安放在特定的位置，安放的工序大大降低了抓取效率。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中存在的问题，本专利技术所提供一种柔性机械手及其自适应抓取方法，用于抓取不同形状和材质物体。实现产线上的乱序抓取工作，对提高抓取效率有重大意义。
[0004]本专利技术采用的技术方案是：
[0005]一、一种柔性机械手：
[0006]柔性机械手包括机械手机架主体、轮盘端盖、刚性夹爪和柔性夹爪，轮盘端盖安装在机械手机架主体的底部，刚性夹爪安装在轮盘端盖的底面，刚性夹爪的根端连接轮盘端盖的底面周边，刚性夹爪的末端连接柔性夹爪的根端。
[0007]还包括若干压敏电阻、深度相机、气动模块、电机模块和控制模块，各个压敏电阻安装在刚性夹爪的爪腹面；深度相机安装在轮盘端盖的底面中心并朝向正下方；气动模块、电机模块和控制模块均安装在机械手机架主体内部，电机模块包括若干电机，各个电机的机身安装在机械手机架主体内部，各个电机的输出轴通过齿轮和刚性夹爪的根端啮合；深度相机和控制模块连接外部计算机，各个压敏电阻、气动模块和电机模块电连接控制模块，气动模块通过若干气管穿设过刚性夹爪后连通柔性夹爪。气动模块可以适应抓取物体的硬度大小，通过控制气流量的大小和速度来实现抓取的受力的大小和开合速度的快慢。
[0008]所述的刚性夹爪包括若干刚性夹指，各个刚性夹指的根端沿轮盘端盖的底部周向均匀间隔布置，每个刚性夹指为中空的矩形条状，刚性夹指的根端的对称两边设有半齿轮结构，两个半齿轮结构平行正对布置并平行于各自所在的刚性夹指的根端的对称面，两个半齿轮结构的圆心设有通孔，每个刚性夹指通过穿设过自身的两个通孔的滚轴活动安装在轮盘端盖的底部，每个刚性夹指的两个半齿轮结构的对称面沿轮盘端盖的径向布置；每个刚性夹指的两个半齿轮结构均啮合一个齿轮，齿轮的齿轮面沿轮盘端盖的径向布置，齿轮的中心同步连接各自的一个电机的输出轴；每个刚性夹指的指腹面上均安装有一个压敏电阻，各个刚性夹指的末端连接柔性夹爪的根端。可以拆卸滚轴安装不同的刚性夹爪，刚性夹爪具体可采用四个刚性夹指。电机模块根据控制模块所给的信号，进行正转使得刚性夹爪张开、反转使得刚性夹爪收缩和停止三种动作；电机模块的四台电机分别转动四根不同的
刚性夹指，且可以调节转动的速度。电机模块根据控制模块所给的信号，向电机发生转动的命令，控制刚性夹爪的转动方向、快慢，每台电机分别控制不同的刚性夹指，增强机械手的灵活性。
[0009]所述的柔性夹爪包括若干柔性夹指，每个柔性夹指包括若干中空的矩形单节软管，各个单节软管沿自身贯通的方向依次串联并相互连通，柔性夹指的根端和末端密封，每个柔性夹指的根端连接各自的一个刚性夹指的末端，气动模块通过每个气管分别穿设过各自的一个刚性夹爪的刚性夹指内部后连通至各自的一个柔性夹爪的柔性夹指内部。
[0010]所述的每个柔性夹指的每个单节软管的指背面均开设有开口，单节软管的开口处的上端的软管上壁的底端和开口处的下端的软管下壁的顶端均开设有凹槽，两个凹槽之间布置有滑片，滑片为工字形长片，滑片的上端滑动安装在软管上壁的凹槽内，滑片的下端滑动安装在软管下壁的凹槽内；软管下壁的凹槽的宽度等于软管上壁的凹槽的槽口宽度。
[0011]每个柔性夹指具体可采用五个中空矩形软管。滑片嵌于软管上下壁之间，软管上下壁的结构相同为针管结构，吸气时软管下壁和滑片均会滑入软管上壁之中，充气时，滑片会拉住软管的上下壁，不使其分离，柔性夹爪、、、、弯曲变形的大小主要靠软管的变形结构实现，滑片、软管上壁和下壁的长度均可调节。
[0012]二、柔性机械手的自适应抓取方法：
[0013]所述的柔性机械手在抓取物体时，首先通过深度相机拍摄待抓取物体的深度信息并发送到外部计算机，进而确定待抓取物体的位置信息和柔性机械手的移动位置信息，外部计算机通过控制模块发送张开指令至电机模块的各个电机中使得各个电机的输出轴正转，进而通过各个齿轮带动刚性夹爪的各个刚性夹指张开到最大位置，然后控制模块向气动模块发送充气命令，气动模块向柔性夹爪的各个柔性夹指充气并使得各个柔性夹指呈张开状态；柔性机械手根据待抓取物体的位置信息和移动位置信息移动至待抓取物体的上方，此时待抓取物体处于各个柔性夹指中间，外部计算机通过控制模块发送收缩指令至电机模块的各个电机中使得各个电机的输出轴反转，进而通过各个齿轮带动刚性夹爪的各个刚性夹指收缩并抓住待抓取物体，当各个刚性夹指的指腹面的各个压敏电阻接触到待抓取物体时，各个压敏电阻发送反馈信号至控制模块，控制模块控制电机模块的各个电机停止，然后控制模块向气动模块发送吸气命令，气动模块吸取柔性夹爪的各个柔性夹指的气体，使得各个柔性夹指开始变形收缩并抓取物体，完成抓取；然后控制柔性机械手将被抓取的物体移动至预设位置，控制模块向气动模块发送充气命令，气动模块向柔性夹爪的各个柔性夹指充气并使得各个柔性夹指呈张开状态，然后，控制模块发送张开指令至电机模块的各个电机中使得各个电机的输出轴正转，进而通过各个齿轮带动刚性夹爪的各个刚性夹指张开到最大位置，松开被抓取物体，使得被抓取物体落在预设位置处，完成抓取任务。
[0014]电机模块带动刚性夹爪实现开合动作，气动模块通过向柔性夹爪内充吸气体，实现柔性夹爪的张开和收缩。根据控制系统所给的信号，气动模块进行吸气、充气、保持三种动作。柔性夹爪Ⅰ为收缩状态，柔性夹爪Ⅱ为张开状态，柔性夹爪Ⅲ呈直立状态，在气动模块吸气时，由于柔性夹爪整体密闭，在气压的作用下，滑片会滑入软管下壁中，软管下壁滑入软管上臂，柔性夹爪向接触面弯曲使柔性夹爪Ⅳ呈向内弯曲的状态，在抓取时由于受到抓取物体的阻力，柔性夹爪会沿着抓取对象的外围进行收缩变形，将抓取对象包裹住，实现机械手的抓取；在气动模块充气时，各个单节软管充气膨胀，软管的上壁和软管下壁分开，中
间通过滑片相连，柔性夹爪
Ⅴ
呈张开状态，实现机械手的张开；柔性夹爪弯曲变形的大小主要靠各个单节软管的变形结构实现，可通过调节滑片、软管上臂和下壁的长度来实现软管不同角度的弯曲变化。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]本专利技术能够通过深度相机自适应的分析抓取目标的位置信息，通过刚性夹爪和柔性夹爪的自适应收缩变形，能不限制物体的形状和材质，实现对不同对象的自适应快速抓取，极大的便利了工业上的抓取，能够适应复杂的抓取目标，有效的提升了机械手的抓取效率。
附图说明
[0017]图1为柔性机械手收缩状态下的结构示意图；
[0018]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性机械手，其特征在于：包括机械手机架主体(1)、轮盘端盖(2)、刚性夹爪(3)和柔性夹爪(4、5、8、9、10)，轮盘端盖(2)安装在机械手机架主体(1)的底部，刚性夹爪(3)安装在轮盘端盖(2)的底面，刚性夹爪(3)的根端连接轮盘端盖(2)的底面周边，刚性夹爪(3)的末端连接柔性夹爪(4、5、8、9、10)的根端。2.根据权利要求1所述的一种柔性机械手，其特征在于：还包括若干压敏电阻(7)、深度相机、气动模块、电机模块和控制模块，各个压敏电阻(7)安装在刚性夹爪(3)的爪腹面；深度相机安装在轮盘端盖(2)的底面中心并朝向正下方；气动模块、电机模块和控制模块均安装在机械手机架主体(1)内部，电机模块包括若干电机，各个电机的机身安装在机械手机架主体(1)内部，各个电机的输出轴通过齿轮和刚性夹爪(3)的根端啮合；深度相机和控制模块连接外部计算机，各个压敏电阻(7)、气动模块和电机模块电连接控制模块，气动模块通过若干气管穿设过刚性夹爪(3)后连通柔性夹爪(4、5、8、9、10)。3.根据权利要求2所述的一种柔性机械手，其特征在于：所述的刚性夹爪(3)包括若干刚性夹指，各个刚性夹指的根端沿轮盘端盖(2)的底部周向均匀间隔布置，每个刚性夹指为中空的矩形条状，刚性夹指的根端的对称两边设有半齿轮结构，两个半齿轮结构平行正对布置并平行于各自所在的刚性夹指的根端的对称面，两个半齿轮结构的圆心设有通孔，每个刚性夹指通过穿设过自身的两个通孔的滚轴活动安装在轮盘端盖(2)的底部，每个刚性夹指的两个半齿轮结构的对称面沿轮盘端盖(2)的径向布置；每个刚性夹指的两个半齿轮结构均啮合一个齿轮，齿轮的齿轮面沿轮盘端盖(2)的径向布置，齿轮的中心同步连接各自的一个电机的输出轴；每个刚性夹指的指腹面上均安装有一个压敏电阻(7)，各个刚性夹指的末端连接柔性夹爪(4、5、8、9、10)的根端。4.根据权利要求3所述的一种柔性机械手，其特征在于：所述的柔性夹爪(4、5、8、9、10)包括若干柔性夹指，每个柔性夹指包括若干中空的矩形单节软管(6)，各个单节软管(6)沿自身贯通的方向依次串联并相互连通，柔性夹指的根端和末端密封，每个柔性夹指的根端连接各自的一个刚性夹指的末端，气动模块通过每个气管分别穿设过各自的一个刚性夹爪(3)的刚性夹指内部后连通至各...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭翔，张俊聪，鲁聪达，王俊，王南航，李吉泉，姜少飞，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：