一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手制造技术

本发明专利技术公开了一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，包括变形腔体

【技术实现步骤摘要】
一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手


[0001]本专利技术涉及机器人软体夹爪
，具体涉及一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手
。

技术介绍

[0002]随着机器人技术的不断发展，机器人在工业生产中发挥了越来越重要的作用，逐步替代了许多的人工生产制造过程
。
机械夹爪在机器人领域发挥着至关重要的作用，可以作为机器人的末端执行器进行多样的夹取操作，在装配
、
运输
、
分料等领域有着广泛的运用
。
然而，传统机器人夹爪一般是刚性结构，无法对待夹取物体的形状进行自适应，也无法根据待夹取物体的强度改变夹爪自身的刚度，因此在夹取较为脆弱的物体时，容易出现将物体损坏的情况
。
而常见的机器人软体夹爪虽然可以对物体形状进行自适应，但其不具备变刚度能力，对物体的夹持稳定性较差
。
[0003]如专利公开号为
CN115648275A
的一种变刚度混合双模态二指软体抓手及其抓取方法，其利用记忆合金和弹簧钢片制作手爪，通过记忆合金会根据温度变化改变自身刚度的特性来调节手爪的刚度，进而适应不同的抓取物体的抓取刚度需求，但是其结构复杂，成本高昂，且二指夹爪的形式只能对物体的两个方向进行夹取，无法形成更加全面的夹持约束，夹持稳定性不高
。
[0004]如专利公开号为
CN116141355A
的一种基于正压驱动的仿生变刚度拾取器及驱动方法，其利用装置底面楔形刚毛束单元对物体进行稳定黏附，并利用颗粒阻塞原理使装置表现为高刚度，增强了黏附的稳定性，但是其黏附力较低，且只能对物体的表面进行覆盖黏附，对目标物体的整体包裹性较差，抓取力和抓取稳定性较差
。
[0005]因此，亟需一种能够对待夹取物体的形状进行自适应，根据待夹取物体的强度改变夹爪自身的刚度的软体抓手
。

技术实现思路

[0006]为了克服现有技术存在的缺陷与不足，本专利技术提供一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，本专利技术结构简单，抓取能力强，具有两种工作模态，还可以实现变刚度抓取
。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术提供一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，包括：变形腔体
、
变刚度腔体
、
摩擦颗粒
、
连接薄膜
、
伸缩腔体
、
基座
、
变形气管
、
变刚度气管
、
伸缩气管
、
吸附气管；
[0009]所述变形腔体将变刚度腔体包裹在内，所述变形腔体与变刚度腔体固定连接，所述连接薄膜两端分别与变刚度腔体和伸缩腔体连接，
[0010]所述摩擦颗粒设于变刚度腔体的空腔内；
[0011]所述变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体均与基座固定连接，所述变刚度腔体
、
伸缩腔体和基座围合形成软体抓手的中部空间；
[0012]所述变形腔体
、
伸缩腔体分别通过变形气管
、
伸缩气管连接外部气源设备；
[0013]所述变刚度腔体通过变刚度气管连接外部负压设备；
[0014]所述软体抓手的中部空间通过吸附气管连接外部负压设备；
[0015]所述变形腔体随内部气压变化产生相应的膨胀和收缩，带动变刚度腔体弯曲变形，向靠近或远离软体抓手中心线的方向弯曲，实现对目标物体的二指夹取模态，所述变刚度腔体内部的摩擦颗粒随内部气压变化产生相应的挤压力，调整夹取目标物体的刚度变化，所述伸缩腔体随内部气压变化和
/
或接触目标物体形状产生相应的伸缩变形，所述软体抓手的中部空间随内部气压变化形成真空，实现对目标物体的真空吸取模态
。
[0016]作为优选的技术方案，所述基座采用椭圆形状结构的基座，所述变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体至少设置一组，变形腔体和变刚度腔体对称分布在基座椭圆长轴两端，伸缩腔体对称分布在基座椭圆短轴两端，连接薄膜与各组变刚度腔体和伸缩腔体一一对应，沿基座的椭圆将各变刚度腔体和伸缩腔体一一连接
。
[0017]作为优选的技术方案，所述基座的底部设有法兰，所述法兰用于与外部设备连接，所述基座的顶部设有安装板，所述安装板设有多个孔道和孔洞，各个孔道的一端分别与变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体的气体出入口相连通，各个孔道的另一端分别与变形气管
、
变刚度气管
、
伸缩气管连通，所述孔洞与吸附气管相匹配，所述吸附气管一端穿过孔洞与软体抓手的中部空间连通
。
[0018]作为优选的技术方案，所述变刚度气管与变刚度腔体连接的一端设有过滤网
。
[0019]作为优选的技术方案，所述变形腔体的外壁设有多层的中空矩形块，相邻层的中空矩形块之间具有孔道，所述孔道用于连通相邻层的中空矩形块的内部腔体，所述孔道与变形气管连通，外部气源设备为变形腔体提供气体正压时，变形腔体整体向靠近软体抓手中心线的方向弯曲，外部气源设备为变形腔体提供气体负压时，变形腔体整体向远离软体抓手中心线的方向弯曲
。
[0020]作为优选的技术方案，所述伸缩腔体的截面采用多层齿形的中空矩形结构
。
[0021]作为优选的技术方案，所述摩擦颗粒整体的体积与变刚度腔体无变形状态下的空腔体积相等
。
[0022]作为优选的技术方案，所述伸缩腔体随内部气压变化和
/
或接触目标物体形状产生相应的伸缩变形，具体为：
[0023]所述外部气源设备为伸缩腔体提供气体正压时，伸缩腔体沿竖直方向伸长；所述外部气源设备为伸缩腔体提供气体负压时，伸缩腔体沿竖直方向缩短；所述外部气源设备为伸缩腔体提供气体常压时，伸缩腔体在外力的作用下自由伸缩，以适应目标物体的运动和形状
。
[0024]作为优选的技术方案，所述连接薄膜采用软体硅胶材料的圆弧状薄膜，所述连接薄膜两端分别与变刚度腔体和伸缩腔体固定连接，所述连接薄膜上还设有圆柱状结构
。
[0025]作为优选的技术方案，所述变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体均采用软体硅胶材料的梯形构件
。
[0026]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0027](1)
本专利技术对大象鼻尖结构进行了仿生，具有多种工作模态，可以进行真空吸取，也可以进行二指夹取，针对不同的目标物体可以采取不同的抓取策略，工作方式多样，灵活性较高，可抓取范围大
。
[0028](2)
本专利技术基于颗粒阻塞原理对抓手的刚度进行调整，改善了软体抓手夹取力不足的问题，提高了抓取时的稳定性
。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，其特征在于，包括：变形腔体
、
变刚度腔体
、
摩擦颗粒
、
连接薄膜
、
伸缩腔体
、
基座
、
变形气管
、
变刚度气管
、
伸缩气管
、
吸附气管；所述变形腔体将变刚度腔体包裹在内，所述变形腔体与变刚度腔体固定连接，所述连接薄膜两端分别与变刚度腔体和伸缩腔体连接，所述摩擦颗粒设于变刚度腔体的空腔内；所述变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体均与基座固定连接，所述变刚度腔体
、
伸缩腔体和基座围合形成软体抓手的中部空间；所述变形腔体
、
伸缩腔体分别通过变形气管
、
伸缩气管连接外部气源设备；所述变刚度腔体通过变刚度气管连接外部负压设备；所述软体抓手的中部空间通过吸附气管连接外部负压设备；所述变形腔体随内部气压变化产生相应的膨胀和收缩，带动变刚度腔体弯曲变形，向靠近或远离软体抓手中心线的方向弯曲，实现对目标物体的二指夹取模态，所述变刚度腔体内部的摩擦颗粒随内部气压变化产生相应的挤压力，调整夹取目标物体的刚度变化，所述伸缩腔体随内部气压变化和
/
或接触目标物体形状产生相应的伸缩变形，所述软体抓手的中部空间随内部气压变化形成真空，实现对目标物体的真空吸取模态
。2.
根据权利要求1所述的仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，其特征在于，所述基座采用椭圆形状结构的基座，所述变形腔体
、
变刚度腔体
、
伸缩腔体至少设置一组，变形腔体和变刚度腔体对称分布在基座椭圆长轴两端，伸缩腔体对称分布在基座椭圆短轴两端，连接薄膜与各组变刚度腔体和伸缩腔体一一对应，沿基座的椭圆将各变刚度腔体和伸缩腔体一一连接
。3.
根据权利要求1所述的仿生大象鼻尖的软体多模态抓手，其特征在于，所述基座的底部设有法兰，所述法兰用于与外部设备连接，所述基座的顶部设有安装板，所述安装板设有多个孔道和孔洞，各个孔道的一端分别与变形腔体

【专利技术属性】
技术研发人员：李万琦，占宏，杨辰光，
申请(专利权)人：佛山纽欣肯智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：