【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性机械爪设计及其控制领域，特别是指一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪及其控制方法。
技术介绍
1、传统的机械爪可分为刚性与柔性机械爪。其中，柔性机械爪由于其对工件、人员的保护，对比于传统刚性机械爪更有优势，成为了机械爪研究的热点。实现柔性机械爪有两种方式，即控制与驱动。控制方式通过在传统刚性机械爪的结构上加装传感器，实时监控与调整，实现柔性输出。驱动方式主要是通过气动方式构建夹爪，相比于传统刚性结构，柔软的气动“手指”能自适应的包覆住目标物体，无需更具物体精确的尺寸、形状进行调整，摆脱了传统生产线要求生产对象尺寸均等的束缚，同时物体受力更加均匀，受力变化更小，更能抓取易损物体。
2、但气动夹爪难以摆脱笨重的供气设备，这给了电控液压驱动器填补的空间，但传统的电控液压驱动器由于采用柔性刚性电极，输出力较小，输出位移也较小。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪及其控制方法，该柔性机械爪具有结构紧凑，简单可靠，性能优异，稳定可控的优点。
2、本专利技术采用如下的技术方案：
3、包括控制组件，用于控制柔性机械爪的抓取/放松动作，包括主压板、主液囊和基板；主压板和基板平行相对间隔布置，主压板和基板之间设置主液囊并通过主液囊粘接，主液囊的囊壁有弹性，且内部填充液体电介质；
4、包括多组抓取组件，用于在控制组件的控制下抓取工件，各组抓取组件的一端分别与
5、包括多组电极组件，用于电气驱动所述控制组件，分别布置在控制组件以及每组抓取组件上。
6、所述主液囊的边缘伸出基板与主压板之间的间隙并延伸覆盖于抓取组件和基板之间的铰接处之上，所述主液囊的边缘粘接在铰接处之上。
7、所述控制组件中，主压板的面积小于基板的面积，基板的面积小于主液囊的面积。
8、每组所述的电极组件包括两块对应平行布置的刚性电极以及分别与两块刚性电极连接的连接头，各个连接头将与自身相连的一块刚性电极与同一外部电源设备通过电气连接；
9、所述控制组件上设有一组电极组件，该组电极组件中的两块刚性电极分别布置于基板的顶面、主压板的底面，用于电控调整所述基板与主压板之间间隙的高度；其余各组电极组件分别布置在与其对应的一组抓取组件上的未连接基板一端，用于精细控制抓取组件与物体之间的作用力。
10、所述的一组抓取组件包括由上到下依次布置的爪板、次液囊以及次压板；
11、所述爪板的一端为宽端，另一端为窄端，爪板的宽端铰接在基板侧面的一处，爪板与基板之间的铰接处与主液囊边缘区域的底面粘接；主液囊边缘区域的形变能够带动爪板绕铰接处转动；
12、所述爪板窄端的上表面粘接有次液囊，次液囊的囊壁有弹性，且内部填充有液体电介质，次液囊远离爪板窄端的一侧粘接有次压板，次压板与爪板平行布置；
13、所述次液囊的囊壁为热封膜，次液囊内部的靠近爪板窄端的一侧布置有囊腔。
14、各组所述的抓取组件对应的一组电极组件中的两块刚性电极分别布置于爪板的顶面、次压板的底面上，用于电控调整爪板与次压板之间的间隙高度。
15、所述的主液囊是通过向主液囊密封袋的内部填充液体电介质后得到的，所述的主液囊密封袋是由两层介电薄膜热封后形成的；
16、所述主液囊的各个边角处分别向主液囊中心延伸出一条热封线，若干条热封线在主液囊中心处连接，将主液囊分为若干个互不连通的分液囊。
17、所述主液囊的各个边角处均设一个缺口，所述缺口的形状根据机械爪放松状态下，抓取组件和基板之间的铰接处的形状设置，即缺口的存在使得主液囊完全覆盖于抓取组件/基板上方。
18、进一步地，所述的各个分液囊的两个底角上均设有一个缺口作为变形余量缺口，所述变形余量缺口是两对内凹的缺口形成的两齿的锯齿形缺口，使得主液囊完全覆盖于抓取组件/基板上方。
19、具体地，锯齿形角的两个齿分别布置在基板的顶面、抓取组件的顶面，且两个齿以铰接处为轴线镜像对称。
20、在主液囊的边缘区域充满液体，截面面积趋近圆柱体时，缺口两侧的变形余量缺口自由变形不受平面薄膜的限制，缺口的存在防止了平面薄膜对变形区三维形变的阻碍。
21、所述柔性机械爪还包括三个弹性铰链，三个弹性铰链分别布置于各组抓取组件与基板的铰接处，用于将各组抓取组件铰接在基板上。
22、所述的液体电介质为硅油。
23、优选地，本专利技术的实施例中，主液囊、次液囊中的液体电介质为硅油。
24、所述柔性机械爪的控制方法包括第一级控制和第二级控制；所述的第一级控制通过基板、主液囊、主压板以及爪板之间的配合实现柔性机械爪的抓取/放开动作，所述的第二级控制通过爪板、次液囊与次压板之间的配合实现柔性机械爪的对被夹取工件的作用力的控制。
25、所述的第一级控制具体包括如下步骤：
26、s1)柔性机械爪的抓取动作，具体为：
27、s1.1)从放松状态转换为抓取状态：通过连接头分别对主压板上的刚性电极以及基板上的刚性电极施加电压，，主压板与基板之间的间距缩小挤压主液囊并将主液囊中的液体电介质由中部挤压至边缘，主液囊边缘处发生形变，进而对爪板产生拉力，拉力带动爪板向基板处逐渐合拢机械爪从放松状态转换为抓取状态；
28、s1.2)抓取状态的保持：对主压板上的刚性电极与基板上的刚性电极施加较低的电压，使机械爪保持抓取状态；
29、s2)柔性机械爪的松开动作，具体为：
30、s2.1)从抓取状态向放松状态转换：不再对主压板上的刚性电极与基板上的刚性电极施加电压，主压板和基板之间的电场力消失，弹性铰链带动爪板逐渐松开已经抓取的工件；
31、s2.2)对主压板上的刚性电极以及基板上的刚性电极分别施加较小的反向电压，加快柔性机械爪由抓取状态向放松状态的转换。
32、所述的第二级控制具体包括如下步骤：
33、增大对工件的压力：对次压板上的刚性电极以及爪板上的刚性电极施加电压，次压板与爪板之间的电场力带动次压板与爪板之间的间距减小进而挤压次液囊增大对工件的压力；
34、增大对工件的压力：减小对次压板上的刚性电极以及与爪板上刚性电极所施加的电压后，次压板与爪板之间的电场力减小，布置于次液囊窄端的囊腔的回复力使次液囊的变形量减小，减小对被夹取工件的压力。
35、由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
36、(1)本专利技术提供的柔性机械爪，结构紧凑，简单可靠；
37、(2)本专利技术提供的柔性机械爪，采用电控液压驱动，可控性好，区别与传统气动柔性机械爪，没有笨重的供气设备；由于没有电流依靠静电力驱动，耗能较少；
38、(3)本专利技术提本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
5.根据权利要求3或4任一所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
8.根据权利要求1-7任一所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪的控制方法，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪的控制方法，其特征在于：
10.根据权利要求8所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪的控制方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
3.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
4.根据权利要求1所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
5.根据权利要求3或4任一所述的一种采用刚性电极的二级电控液压柔性机械爪，其特征在于：
6.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪延成，胡骐麟，梅德庆，刘海宇，盘何旻，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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