一种仿生机器人夹持器，包括壳体模块Ⅰ、驱动模块Ⅱ、柔性夹持器模块Ⅲ，柔性夹持器模块Ⅲ包括分别安装在所述壳体模块两侧的单球形夹持件和球形夹持组；单球形夹持件包括一个单夹持球，球形夹持组至少包括两个柔性夹持球、以及分别设置在两个所述柔性夹持球上且相对设置的两个伸缩部；所述单球形夹持件和球形夹持组均包括固定部、以及与所述固定部铰接连接且用于固定所述单夹持球或柔性夹持球的活动部；所述驱动模块Ⅱ包括一级四连杆单元以及二级拉绳单元。本发明专利技术通过三爪结构结合气囊结构实现了不同夹持模式的切换，在不改变夹持球本身抓握力的前提下，克服了柔性夹持器对于大质量目标物体无法抓握的缺点，具有实用性和灵活性强的优点。性强的优点。性强的优点。
【技术实现步骤摘要】
一种仿生机器人夹持器
[0001]本专利技术属于机器人夹持器
，具体涉及一种仿生机器人夹持器。
技术介绍
[0002]目前，由于机器人行业的不断发展，在工业领域，有相当一部分的岗位已被自动化的机器人所取代，在极大提升了工业生产的效率的同时，还将人类从繁重且复杂的劳动工作中解放出来。但是在现阶段的工业生产领域所应用的机械手大部分都是刚性机械手。使用刚性机械手进行夹持操作对目标物体的表面刚度、几何形状等条件都有较大的要求，这也限制了刚性机械手在更多生产领域上的应用。与其相比，仿生机器人夹持器在面对表面易碎或是形状不规则的目标物体如鸡蛋、小型电子元器件等时有着更大的优势，并且相较于刚性机械手对目标物体位置的偏离有着更高的容错度。
[0003]近年来软体机器人、材料科学和延展性金属相关领域的发展极大地推动了仿生机器人夹持器的发展。现阶段研究中的仿生机器人夹持器可根据工作原理主要分类三大类：驱动抓握类、表面粘着类和变刚度塑形抓握类。其中，驱动抓握即通过传统的电机驱动、线驱动或气动驱动等直接驱动方式即可完成抓握工作；表面粘着即通过软性机械手与目标物体表面的粘着力完成对目标物体的抓握；变刚度塑形抓握是一种被动抓握方式，是通过在仿生机器人夹持器工作状况下对其支撑结构或是抓握结构内部的刚度进行增大或减小，以增强抓握或释放性能的目的。
[0004]传统的气动驱动抓握类仿生机器人夹持器，例如中国专利CN104959992A中提出的气动软体夹持器，通过外接气源直接对夹持装置的气囊进行吸气或充气，即可实现该软体气动夹持器向内或向外弯曲变形，从而达到夹持目标物的目的。相类似的还有中国专利CN109048980A和CN106003131A，这类软体夹持器都采用了直接气动的方式，此类软体机械手的驱动形式较为简单，易于控制，且对目标物体的几何形状没有严格要求。
[0005]但是由于柔性材料本身刚度的限制，这类柔性机械夹持器无法实现对较大重量目标物体的夹持。
技术实现思路
[0006]针对上述存在的问题，本专利技术的目的是提供一种仿生机器人夹持器，通过三爪结构结合气囊结构的方式实现了不同夹持模式的切换，在不改变夹持球本身抓握力的前提下，克服了柔性夹持器对于大质量目标物体无法抓握的缺点，有效地提升了对复杂外形目标物体的抓握能力，具有实用性和灵活性强的优点，同时具有经济性和广阔的工业应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种仿生机器人夹持器，包括壳体模块Ⅰ、驱动模块Ⅱ、柔性夹持器模块Ⅲ，所述柔性夹持器模块Ⅲ包括分别安装在所述壳体模块两侧的单球形夹持件和球形夹持组；所述单球形夹持件包括一个单夹持球，所述球形夹持组至少包括两个柔性夹持球、以及分别设置
在两个所述柔性夹持球上且相对设置的两个伸缩部，两个所述伸缩部的最大距离大于所述的所述单夹持球的直径，且两个所述伸缩部的最小距离小于所述单夹持球的直径；所述单球形夹持件和球形夹持组均包括固定部、以及与所述固定部铰接连接且用于固定所述单夹持球或柔性夹持球的活动部；所述驱动模块Ⅱ包括用于与所述固定部连接以驱动所述单球形夹持件和球形夹持组相互靠近/远离的一级四连杆单元、以及与所述活动部连接以用于驱动所述单球形夹持件的活动部与球形夹持组的两个活动部穿插以形成错位置物结构的二级拉绳单元。
[0008]作为本专利技术的进一步优选，所述伸缩部包括固定安装在所述柔性夹持球上的封闭膜、设置在所述封闭膜上的开孔、与所述开孔连接的气管、以及设置在所述活动部上并与所述气管连接以用于向封闭膜内输气或抽气的泵体。
[0009]作为本专利技术的进一步优选，所述一级四连杆单元包括设置在所述壳体模块Ⅰ上的第一底座、设置在所述第一底座上的固定夹块、设置在所述第一底座上的活动孔、穿过所述活动孔并与所述第一底座滑动连接的链接腕、以及用于安装所述固定部的安装座；所述安装座一端通过第一连接杆与所述固定夹块端部铰接连接，另一端通过第二连接杆与所述链接腕端部铰接连接；所述壳体模块Ⅰ上设置有作用于所述链接腕的气缸。
[0010]作为本专利技术的进一步优选，所述二级拉绳单元包括设置在所述壳体模块Ⅰ上的第二底座、设置在所述第二底座的定滑轮、设置在所述底座上的绕线轮、一端与所述活动部连接，另一端穿过所述定滑轮并固定在所述绕线轮上的拉绳、以及设置在所述第二底座上并用于驱动所述绕线轮转动的驱动电机，所有所述绕线轮对拉绳的收紧/松弛状态保持同步。
[0011]作为本专利技术的进一步优选，所述一级四连杆单元还包括与所述气缸端部连接的固定板、以及设置在所述固定板上并通过顶起所述链接腕端部的方式驱动所述链接腕移动的柱体。
[0012]作为本专利技术的进一步优选，所述驱动模块Ⅱ还包括用于使所述一级四连杆单元单独驱动所述球形夹持组靠近/远离所述单球形夹持件的切换单元；所述切换单元包括设置在所述壳体模块Ⅰ上的步进电机、与所述步进电机输出端连接并位于所述固定板和第一底座之间的的转动板、对称设置在所述转动板上的两个第一通孔、以及对称设置在所述第一通孔两侧的两个第二通孔；所有所述第二通孔依次连线构成正方形且所述步进电机的单次旋转角度为90度，所述第一通孔和第二通孔的大小大于所述柱体的直径。
[0013]作为本专利技术的进一步优选，所述柱体为压缩回弹材料或者所述柱体端部设置有压缩回弹材料构成的凸起，压缩回弹材料的最大压缩距离大于所述链接腕的最大竖直移动距离。
[0014]作为本专利技术的进一步优选，所述二级拉绳单元还包括与单个所述驱动电机输出端连接的驱动齿轮、啮合连接于所述驱动齿轮两侧的两个从动齿轮、设置在所述第二底座上并与所述从动齿轮同轴转动的转动杆，所述转动杆用于固定安装作用于所述球形夹持组的活动部的绕线轮。
[0015]作为本专利技术的进一步优选，所述第一底座上设置有使所述拉绳通过的线孔。
[0016]作为本专利技术的进一步优选，所述壳体模块Ⅰ包括分别与所述气缸、步进电机、驱动电机、泵体电连接以控制上述部件单独开启或关闭的控制板。
[0017]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过三爪结构结合气囊结构的方式实现了不同夹持模式的切换，在不改变夹持球本身抓握力的前提下，克服了柔性夹持器对于大质量目标物体无法抓握的缺点，有效地提升了对复杂外形目标物体的抓握能力，实用性和灵活性强。
[0018]本专利技术结构实现难度较小，不同模式的切换简单快捷，具有经济性和广阔的工业应用前景。
附图说明
[0019]附图1为本专利技术主视角度下的结构示意图。
[0020]附图2为本专利技术伸缩部的一种结构示意图。
[0021]附图3为本专利技术侧视角度下的结构示意图。
[0022]附图4为本专利技术主视角度下的部分结构示意图。
[0023]附图5为本专利技术二级拉绳单元的一种结构示意图。
[0024]附图6为本专利技术切换单元的一种模式示意图。
[0025]附图7为本专利技术切换单元的另一种模式示意图。
[0026]附图8为本专利技术俯视角度下的结构示意图。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种仿生机器人夹持器，包括壳体模块Ⅰ、驱动模块Ⅱ、柔性夹持器模块Ⅲ，其特征在于，所述柔性夹持器模块Ⅲ包括分别安装在所述壳体模块两侧的单球形夹持件和球形夹持组；所述单球形夹持件包括一个单夹持球（31），所述球形夹持组至少包括两个柔性夹持球（32）、以及分别设置在两个所述柔性夹持球上且相对设置的两个伸缩部（33），两个所述伸缩部的最大距离大于所述的所述单夹持球的直径，且两个所述伸缩部的最小距离小于所述单夹持球的直径；所述单球形夹持件和球形夹持组均包括固定部（34）、以及与所述固定部铰接连接且用于固定所述单夹持球或柔性夹持球的活动部（35）；所述驱动模块Ⅱ包括用于与所述固定部（34）连接以驱动所述单球形夹持件和球形夹持组相互靠近/远离的一级四连杆单元（21）、以及与所述活动部（35）连接以用于驱动所述单球形夹持件的活动部与球形夹持组的两个活动部穿插以形成错位置物结构的二级拉绳单元（22）。2.根据权利要求1所述的一种仿生机器人夹持器，其特征在于，所述伸缩部（33）包括固定安装在所述柔性夹持球（32）上的封闭膜（331）、设置在所述封闭膜（331）上的开孔（332）、与所述开孔（332）连接的气管（333）、以及设置在所述活动部（35）上并与所述气管（333）连接以用于向封闭膜（331）内输气或抽气的泵体（334）。3.根据权利要求1所述的一种仿生机器人夹持器，其特征在于，所述一级四连杆单元（21）包括设置在所述壳体模块Ⅰ上的第一底座（211）、设置在所述第一底座（211）上的固定夹块（212）、设置在所述第一底座（211）上的活动孔（213）、穿过所述活动孔（213）并与所述第一底座（211）滑动连接的链接腕（214）、以及用于安装所述固定部（34）的安装座（215）；所述安装座（215）一端通过第一连接杆（216）与所述固定夹块（212）端部铰接连接，另一端通过第二连接杆（217）与所述链接腕（214）端部铰接连接；所述壳体模块Ⅰ上设置有作用于所述链接腕（214）的气缸（218）。4.根据权利要求3所述的一种仿生机器人夹持器，其特征在于，所述二级拉绳单元（22）包括设置在所述壳体模块Ⅰ上的第二底座（221）、设置在所述第二底座（211）的定滑轮（222）、设置在所述底座（221）上的绕线轮（223）、一端与所述活动部（3...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜雪，仉欣慧，冯熙然，袁佳乐，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：发明
国别省市：
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