[发明专利]仿生气动柔性抓持装置

说明书

本发明的仿生气动柔性抓持装置包括：柔性套、连接座、卡箍、气动肌腱、柔性保持架以及气管，柔性套为环形夹套状结构，柔性保持架为两端开口的管状空心结构，柔性保持架包括第一段、第二段和第三段，第一段管状空心件的内径小于第三段管状空心件的内径，第一段管状空心件和第三段管状空心件之间通过呈截锥状的第二段管状空心件相连，连接座一端与柔性保持架相连接，连接座的另一端连接有法兰盘，气动肌腱缠绕在柔性保持架上，通过柔性套的开口将柔性套套至连接有气动肌腱的柔性保持架上，柔性套通过卡箍固定至连接座，气动肌腱通过紧固套与管接头相连，管接头上与气管相连接，柔性套外侧壁上设置有与气动肌腱的通气接头对应的第一通孔。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种仿生气动柔性抓持装置。

背景技术

末端执行装置是联系机器人与操作对象的重要媒介。传统的末端执行器采用刚性结构，近年来随着机器人技术的发展，柔性执行器得到了广泛应用。由于柔性执行器具有柔顺性、灵活性、安全性方面的优势，其广泛应用于工业产品装卸与装配、军事机器人、农业机器人和服务机器人等领域。从驱动方式上，柔性执行器包括电机驱动、气液驱动和功能材料驱动等方式，其中电机驱动机械手的控制性能较好；气液驱动柔性机械手的柔顺性较好，并且气动气源方便、重量轻，气动在轻型柔性机械手中应用广泛；功能材料驱动是采用形状记忆合金、超声波、高分子聚合物和功能性液体进行驱动，其在要求机械手小巧轻便的场合中有其独特的优势。专利CN201510377294.4公开了一种气动的软体抓持装置，该装置包括有气动软体机械手、导气支撑组件、导气基座、盖板和气源分流器，其利用手指设计为为叠层排布的褶皱式柔性结构体，利用手指向外弯曲或向内弯曲的姿态变形，达到抓持或拾取物体。专利CN201610515673.X公开了一种双通道软体手指及软体机器人，该双通道软体手指上设有手指末端、手指接头、柔性关节、手指指板和柔性节肩，其利用手指向外弯曲或向内弯曲的姿态变形，达到抓持或拾取物体。目前，柔性软体抓持装置存在的普遍问题是抓取力小，尤其是气动类其柔顺性好但抓取力不足，因此，设计制造出抓取力大的柔性软体抓持装置具有重要的应用价值。

发明内容

针对现有技术中不足之处，本发明的目的在于提出一种仿生气动柔性抓持装置，其基本抓取原理仿生于缠食性动物的猎食方式，例如，蟒蛇通过身体的收缩、卷曲紧紧地缠住猎物。本发明采用编织网加强型气动肌腱的缠绕结构，通过充放气过程实现抓持装置内腔的缩紧和舒张，从而配合机器人完成抓取和释放工作；本发明中的仿生气动柔性抓持装置的抓持结构的主体采用柔性材料，例如，硅胶、乳胶管、纤维，制作而成，其能够实现无损抓取，人机安全性好；本发明中的仿生气动柔性抓持装置，其采用模块化设计，通过零件间的简易装配操作即能够制作完成，便于维修和更换；本发明中的仿生气动柔性抓持装置，其抓持力大，并且柔顺性好，在其抓取尺寸范围内，能够实现对各种形状物体进行有效抓持，适用范围广。

本发明的技术方案如下：

一种仿生气动柔性抓持装置，其包括柔性套、气管、卡箍、连接座、柔性保持架、气动肌腱、紧固套以及管接头；所述柔性套为环形夹套状结构，其配置用于保证与被抓取对象之间的摩擦力在预设范围内；所述柔性套的中心为圆柱状结构，其第一端设置有开口；所述柔性保持架为两端开口的管状空心结构，所述柔性保持架包括第一段管状空心件、第二段管状空心件和第三段管状空心件，所述第一段管状空心件的内径小于第三段管状空心件的内径，所述第一段管状空心件和所述第三段管状空心件之间通过呈截锥状的第二段管状空心件相连，所述连接座的第一端与柔性保持架相连接，所述连接座的第二端连接法兰盘，所述气动肌腱缠绕在所述柔性保持架上，通过柔性套的开口将所述柔性套套至连接有所述气动肌腱的柔性保持架上，所述柔性套中心的圆柱状结构用以容纳和抓持被抓取对象，所述柔性套通过所述卡箍固定至所述连接座，所述气动肌腱通过所述紧固套与所述管接头相连，所述管接头与所述气管相连接，所述柔性套的外侧壁设置有与所述气动肌腱的通气接头对应的第一通孔，所述气管从所述柔性套内部伸出，通过所述气管向所述气动肌腱充气或者放气实现抓取或释放动作。