[发明专利]一种基于折板机构的变刚度多向抓取机器人

说明书

本发明公开了一种基于折板机构的变刚度多向抓取机器人，包括平面移动机构、固定设置于平面移动机构上的气动控制机构和升降与转动执行机构和与升降与转动执行机构活动连接的变刚度柔性抓手，所述变刚度柔性抓手包括两个结构相同且对称设置的变刚度抓取单元，所述升降与转动执行机构包括垂直升降平台支撑块、与垂直升降平台支撑块两端固定连接的垂直升降平台和电推杆，所述气动控制机构包括小型气泵和小型真空泵、单片机和蓄电池，所述平面移动机构包括电机和四个麦克纳姆轮，本发明能够满足在抓取物体时所需的柔性接触物体，刚性支撑抓取的实际要求，能够满足对于易碎物体的抓取，同时又能够在变刚度状态下抓取较重物体。

技术领域

本发明涉及抓取机器人领域，尤其是一种基于折板机构的变刚度多向抓取机器人。

背景技术

在未来，机器人与人协作的安全性至关重要，并且未来机器人需要执行不同的任务，因此开发具有可靠的人机交互安全性以及多功能的机械手具有重大的意义。相较于传统的刚性抓手，软体抓手拥有着安全指数高，适应性强等优点，受到众多学者的青睐。专利申请号为CN107718021A提出了一种气动软体抓手，通过在气动手指单元的内凹面设置硬质橡胶层，防止不必的膨胀变形，具有较好的弯曲效果。专利申请号为CN109927070A提出一种用于物体分拣的多功能软体抓手，其能够在气压驱动下发生的弯曲变形。但是软体抓手存在刚度低，抓取重量小等缺陷，因此有人提出变刚度抓手。专利申请号为CN110509266A提出了一种四腔变刚度气动肌肉抓手装置，该抓手主要由三个软体手臂构成，通过缩短气动人工肌肉和伸长气动人工肌肉的调节使在上下料过程中调节刚度。专利申请号为CN111267138A提出一种基于弹性小球的可变刚度软体抓手，主要通过在小空腔里填充若干个微球，然后通过负压使得隔离聚集而实现变刚度。但是以上方案由于内部不具有刚性支撑，由此使得其承载能力低，多用于竖向的抓取，多向承载能力弱，抓取时容易出现弯曲现象。专利申请号为CN109483574A提出了一种变刚度内骨骼刚软耦合机械手指，主要包括软体手指和设置于软体手指内的变刚度内骨骼，通过通入气体至远节指骨使第一膨胀膜与第二膨胀膜膨胀变形以改变刚度。由于加入了多节刚性杆件，虽然能够增强其变刚度效果以及承载能力，但同时其自适应能力也将受到限制。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种基于折板机构的变刚度多向抓取机器人，能够实现对不同物体的自适应抓取，同时在抓取较重物体时能够实现大范围变刚度。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于折板机构的变刚度多向抓取机器人，包括平面移动机构、固定设置于平面移动机构上的气动控制机构和升降与转动执行机构和与升降与转动执行机构活动连接的变刚度柔性抓手；

所述变刚度柔性抓手包括两个结构相同且对称设置的变刚度抓取单元，两个所述变刚度抓取单元的端部固定设置于抓取单元固定连接板上，所述抓取单元固定连接板通过转轴穿过悬臂连接杆的一端并与固定设置于悬臂连接杆上且带有磁编码器的旋转电机的输出轴连接；

所述升降与转动执行机构包括垂直升降平台支撑块、与垂直升降平台支撑块两端固定连接的垂直升降平台和电推杆，所述电推杆的活动端固定连接悬臂连接杆的另一端、固定端固定设置于垂直升降平台上，所述垂直升降平台固定设置于上底盘上；

所述气动控制机构包括设置于下底盘上的小型气泵、小型真空泵、单片机和给单片机供电的蓄电池，所述小型气泵的出气口通过气动软管连接气动比例阀的进气口，所述气动比例阀的出气口连接变刚度柔性抓手的进气口，所述小型真空泵的抽气口通过气动软管连接变刚度柔性抓手的抽气口；

所述平面移动机构包括设置于下底盘上方的电机和设置于下底盘下方的四个麦克纳姆轮。