【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人柔性抓手，尤其涉及一种通过记忆合金丝驱动且能够快速响应的柔性驱动颚和柔性爪。
技术介绍
1、传统的机械爪通常由形状固定的刚性材料构成，其抓取方式大多为被动抓取，无法主动适应被抓物体。随着小型化医疗机器人和服务型机器人的发展，亟需一种体积小、结构简单、能够主动适应物体形状且快速响应的机械爪。
2、近年来，形状记忆合金技术的快速发展为快速响应柔性爪的设计提供了新的解决方案。形状记忆合金是一种可以根据温度或应力发生可逆形状变化的材料，它们具有高功率比、轻质化以及良好的形状记忆和超弹性特性。然而，目前大多数基于形状记忆合金驱动的柔性爪存在回复速度慢的问题，这制约了爪的形状调整速度，限制了其在更多需要快速响应场景中的应用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种柔性驱动颚和柔性爪，解决了现有技术中柔性爪响应速度慢和自适应性较差的问题。
2、一方面，本专利技术提供一种柔性驱动颚，其包括：
3、绕线模块，其上设置有散热件；
4、柔性件，与所述绕线模块相连，所述柔性件内穿设有沿其长度方向延伸的第一形状记忆合金丝，所述第一形状记忆合金丝绕过所述绕线模块后与外部电源相接；
5、在对所述第一形状记忆合金丝加载输入功率的状态下，所述第一形状记忆合金丝能收缩带动所述柔性件弯曲和/或扭转，在停止向所述第一形状记忆合金丝加载输入功率的状态下，所述第一形状记忆合金丝恢复原状。
6、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，
7、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，多根所述第一形状记忆合金丝分别与所述外部电源电性连接并形成相互独立的多个导通回路。
8、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述柔性件具有两个相对设置的侧壁，所述第一形状记忆合金丝为两根；或者，所述柔性件具有四个侧壁，间隔设置的两个所述侧壁相对设置，所述第一形状记忆合金丝为四根。
9、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述绕线模块内设置有多个绕线柱；所述柔性件内设有沿其长度方向延伸的穿线孔组；第一形状记忆合金丝绕设在多个所述绕线柱上并穿设在所述穿线孔组中。
10、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述穿线孔组具有平行设置的两个穿线孔，所述第一形状记忆合金丝穿设在两个所述穿线孔中，所述第一形状记忆合金丝伸出两个所述穿线孔的两个自由端分别绕设在多个所述绕线柱上。
11、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，设有所述第一形状记忆合金丝的所述柔性件的侧壁上具有齿形部，所述齿形部具有沿所述柔性件的延伸方向间隔设置的多个凸齿，所述穿线孔组中的穿线孔设置在各所述凸齿上。
12、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述柔性件内布设有沿其长度方向延伸的第二形状记忆合金丝，在向所述柔性件施加外力的状态下，所述第二形状记忆合金丝能随所述柔性件弯曲和/或扭转，在撤销施加在所述柔性件上的外力的状态下，所述第二形状记忆合金丝带动所述柔性件恢复原状。
13、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述绕线模块具有外壳体，所述外壳体内具有平行设置的两组绕线柱组，每组所述绕线柱组具有间隔设置的多个所述绕线柱，所述第一形状记忆合金丝的两个自由端分别交错绕设在两组所述绕线柱组之间。
14、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述穿线孔内设有耐高温套管，所述第一形状记忆合金丝可移动地穿设在所述耐高温套管中。
15、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述散热件具有设置在所述外壳体的侧壁上的至少一个散热风扇，所述散热风扇朝向绕设在多个所述绕线柱上的所述第一形状记忆合金丝设置。
16、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述柔性件由热塑性弹性体材料3d打印制成，和/或，所述绕线模块由聚乳酸材料3d打印制成。
17、另一方面，本专利技术还提供一种柔性爪，其包括：
18、固定盘；
19、至少两个如上所述的柔性驱动颚，所述柔性驱动颚可拆装地连接在所述固定盘的同一侧，多个所述柔性驱动颚中的所述柔性件能朝向彼此弯曲以实现抓取作业。
20、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述固定盘上周向均匀地设有至少两个连接结构，所述连接结构具有沿所述固定盘的圆周方向延伸的第一安装槽，所述柔性驱动颚的一端设在所述第一安装槽内。
21、在本专利技术的一个较佳的实施方式中，所述连接结构还具有沿所述固定盘的径向方向延伸的第二安装槽，所述第一安装槽和所述第二安装槽相连，所述柔性驱动颚的一端设在所述第一安装槽或所述第二安装槽内。
22、与现有技术相比，本专利技术所述的技术方案具有以下特点和优点：
23、1、本专利技术中的柔性驱动颚的柔性件的一端设置有绕线模块，通过绕线模块增加第一形状记忆合金丝的缠绕长度，在对第一形状记忆合金丝加热到相同温度的条件下，长度较长的第一形状记忆合金丝能够收缩的长度较大，因此通过增加绕线模块能够在一定程度上提高柔性驱动颚的响应速度；在柔性件变形程度相同的条件下，长度较长的第一形状记忆合金丝的收缩比例较小，进而避免第一形状记忆合金丝由于变形程度过大而无法恢复的情况。
24、2、本专利技术中的绕线模块设有用于对第一形状记忆合金丝进行冷却的散热风扇，通过散热风扇提高第一形状记忆合金丝的冷却速度，进而在一定程度上提高柔性驱动颚的响应速度；此外，也可以通过调节散热风扇的速率来控制形状记忆合金的冷却速度，进而对柔性驱动颚的响应速度进行调整，以适应不同的作业环境。
25、3、本专利技术中的柔性件采用采用仿生、拓扑优化等手段获取类似于蝎子尾的形状，从而获得更好的与被抓物体接触的功能，提高其在抓取不同形状物体时的自适应性。
26、4、本专利技术中的柔性件中还穿设有第二形状记忆合金丝，第二形状记忆合金丝具有超弹性效应，进而提高柔性件的弹性，使柔性件能够在驱动其变形的驱动力消失后能够迅速地恢复原状。
27、5、本专利技术中的柔性爪的固定盘上设有用于固定柔性驱动颚的第一安装槽和第二安装槽，进而使得柔性驱动颚在固定盘上的固定位置可以沿固定盘的周向方向或者径向方向进行调整，进而使得柔性爪能够匹配不同的作业场景。
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1.一种柔性驱动颚，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件具有多个侧壁，所述柔性件内穿设有多根所述第一形状记忆合金丝，各所述第一形状记忆合金丝分别靠近各所述侧壁的表面设置。
3.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，多根所述第一形状记忆合金丝分别与所述外部电源电性连接并形成相互独立的多个导通回路。
4.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件具有两个相对设置的侧壁，所述第一形状记忆合金丝为两根；或者，所述柔性件具有四个侧壁，间隔设置的两个所述侧壁相对设置，所述第一形状记忆合金丝为四根。
5.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述绕线模块内设置有多个绕线柱；所述柔性件内设有沿其长度方向延伸的穿线孔组；第一形状记忆合金丝绕设在多个所述绕线柱上并穿设在所述穿线孔组中。
6.根据权利要求5所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述穿线孔组具有平行设置的两个穿线孔，所述第一形状记忆合金丝穿设在两个所述穿线孔中，所述第一形状记忆合金丝伸出两个所述穿线孔的两个自由端分别绕设
7.根据权利要求6所述的柔性驱动颚，其特征在于，设有所述第一形状记忆合金丝的所述柔性件的侧壁上具有齿形部，所述齿形部具有沿所述柔性件的延伸方向间隔设置的多个凸齿，所述穿线孔组中的穿线孔设置在各所述凸齿上。
8.根据权利要求1中所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件内布设有沿其长度方向延伸的第二形状记忆合金丝，在向所述柔性件施加外力的状态下，所述第二形状记忆合金丝能随所述柔性件弯曲和/或扭转，在撤销施加在所述柔性件上的外力的状态下，所述第二形状记忆合金丝带动所述柔性件恢复原状。
9.根据权利要求5所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述绕线模块具有外壳体，所述外壳体内具有平行设置的两组绕线柱组，每组所述绕线柱组具有间隔设置的多个所述绕线柱，所述第一形状记忆合金丝的两个自由端分别交错绕设在两组所述绕线柱组之间。
10.根据权利要求6或7所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述穿线孔内设有耐高温套管，所述第一形状记忆合金丝可移动地穿设在所述耐高温套管中。
11.根据权利要求9所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述散热件具有设置在所述外壳体的侧壁上的至少一个散热风扇，所述散热风扇朝向绕设在多个所述绕线柱上的所述第一形状记忆合金丝设置。
12.根据权利要求1所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件由热塑性弹性体材料3D打印制成，和/或，所述绕线模块由聚乳酸材料3D打印制成。
13.一种柔性爪，其特征在于，包括：
14.根据权利要求13所述的柔性爪，其特征在于，所述固定盘上周向均匀地设有至少两个连接结构，所述连接结构具有沿所述固定盘的圆周方向延伸的第一安装槽，所述柔性驱动颚的一端设在所述第一安装槽内。
15.根据权利要求14所述的柔性爪，其特征在于，所述连接结构还具有沿所述固定盘的径向方向延伸的第二安装槽，所述第一安装槽和所述第二安装槽相连通，所述柔性驱动颚的一端设在所述第一安装槽或所述第二安装槽内。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性驱动颚，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件具有多个侧壁，所述柔性件内穿设有多根所述第一形状记忆合金丝，各所述第一形状记忆合金丝分别靠近各所述侧壁的表面设置。
3.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，多根所述第一形状记忆合金丝分别与所述外部电源电性连接并形成相互独立的多个导通回路。
4.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件具有两个相对设置的侧壁，所述第一形状记忆合金丝为两根；或者，所述柔性件具有四个侧壁，间隔设置的两个所述侧壁相对设置，所述第一形状记忆合金丝为四根。
5.根据权利要求2所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述绕线模块内设置有多个绕线柱；所述柔性件内设有沿其长度方向延伸的穿线孔组；第一形状记忆合金丝绕设在多个所述绕线柱上并穿设在所述穿线孔组中。
6.根据权利要求5所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述穿线孔组具有平行设置的两个穿线孔，所述第一形状记忆合金丝穿设在两个所述穿线孔中，所述第一形状记忆合金丝伸出两个所述穿线孔的两个自由端分别绕设在多个所述绕线柱上。
7.根据权利要求6所述的柔性驱动颚，其特征在于，设有所述第一形状记忆合金丝的所述柔性件的侧壁上具有齿形部，所述齿形部具有沿所述柔性件的延伸方向间隔设置的多个凸齿，所述穿线孔组中的穿线孔设置在各所述凸齿上。
8.根据权利要求1中所述的柔性驱动颚，其特征在于，所述柔性件内布设有沿其长度方向延伸的第二形状记忆合金丝，在向所述柔性...
【专利技术属性】
技术研发人员：李晓政，曹崇景，高兴，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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