[发明专利]一种可变行程软体气动夹持装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种可变行程软体气动夹持装置及其工作方法，包括安装底板，安装底板底端中心固定连接驱动装置，安装底板顶端中心转动连接轴法兰，所述轴法兰经驱动装置连接驱动，轴法兰顶端沿其近边缘处转动连接若干连杆，连杆远离轴法兰一端均转动连接移动座，移动座顶端均固连气爪，通过轴法兰能够带动多个气爪移动，对物体进行夹持，运动轨迹大，夹持适应性更高，通过在气爪上设置齿形槽和充气槽，能够以更小的动力实现气爪弯曲夹持，对动力要求更低，使用更加方便，夹持效果好。

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体是一种可变行程软体气动夹持装置及其工作方法。

背景技术

随着机器人技术的发展和智能制造生产模式的不断扩展，多品种、小批量的生产模式越来越普遍，机械手抓取目标的自适应能力、灵活性和安全性要求越来越高，传统的刚性机械手已很难适应抓取工件的需求。传统刚性机械手在制造业产线上的应用是解放劳动力的重要原因，其大多由限制了弹性变形能力的刚性材料制成，依靠精确的数学模型，具有高精确性、动力足、功率大、性能成熟的特点，在工业、医疗和特种环境等诸多领域已经有了广泛的积累和应用，其应用倾向于专业化与精确化。

传统刚性机械手在制造业产线上的应用是解放劳动力的重要原因，其大多由限制了弹性变形能力的刚性材料制成，依靠精确的数学模型，具有高精确性、动力足、功率大、性能成熟的特点，在工业、医疗和特种环境等诸多领域已经有了广泛的积累和应用，其应用倾向于专业化与精确化。

但其在一些特殊的应用领域中，如在对表面易碎复杂物体、形状各异物体、外形多变物体的抓取分拣等应用背景下，刚性机械手很难表现出良好的变形能力以及对于不同物体的适应能力，不具备良好的工作能力，限制其使用领域。因为上述背景是非结构化的，在这些背景中，刚性机械手的缺点如安全性不足、环境适应能力差、和人机交互能力不足等也被随之放大。

目前，市场上存在有自适应能力的刚性灵巧手，但这类机械手想要实现自适应能力，往往需要安装传感设备，结构复杂且控制难度大，使得刚性灵巧手存在技术难点且成本高昂，难以推广。为解决这种问题， 将能够适应非结构化环境的软体机器人进行扩展应用成为科学界研究的热点方向，国内外已对能在非结构复杂环境下进行抓取任务的软体机械手展开研究。

软体机械手发展于软体机器人， 软体机器人灵感来自于自然界中的软体生物，模仿软体生物结构特征与运动方式，使其具备优秀的动态特性与环境适应性。软体机器人与传统刚性机器人主要区别在于软体机器人主要由材料模量为104～109 Pa 的超弹性体材料（如：聚合物、硅胶、橡胶或其他软体材料）制造而成，这个数值与软体生物材料模量数值相当。超弹性材料可以承受大变形且可连续变形，因此软体机器人具有强大的灵活性，且由于材料本身特性，软体机器人也兼具柔顺性与安全性。这些让软体机器人在环境复杂以及空间有限的工作环境背景下大有可为，如微创腹腔手术、灾难救援、军事侦察等。出于软体机器人安全性高与自适应能力强等优点，研究者们将目光投向于将软体机器人应用在工业生产中机械手领域上——软体机械手。

软体机械手主要适用于对于形状各异，表面复杂或易碎物品的抓取上，对于刚性机械手灵活性差，交互能力差，自适应能力不足等问题提供了解决思路与方案。大部分软体机械手的抓手由超弹性材料制成，变形大且具备一定压缩能力，驱动源大部分由气压驱动，在控制与运动过程中，具备“机械智能”，所以软体机械手具有自适应能力与柔顺性。如在对易损坏或抓取表面外形不规整（水果、鸡蛋和蔬菜等）的抓取环境中，软体机械手能够充分发挥自身优势。目前，对于软体机械手的研究常基于经验公式，对其性能判断且运动控制的研究还没有一套公认的理论公式。并且由于制作复杂及对于弯曲性能的理论研究并未有定论，不具备准确的抓持能力预测，使软体机械手这项新型技术并不具备广泛推广使用的条件。随着社会进步，对产品的要求更加具体化，对产品的加工逐渐呈现“ 多品种，小批次”特点， 解决上述问题，使软体机械手具备实际应用能力并且降低生产成本，实现商业化具有现实意义。因此，研究结构简单、制作方便、成本经济实惠、控制简便且适用范围广的软体机械手具有重大意义。