[发明专利]一种仿生海豚柔性抓取执行器及方法

权利要求书

1.一种仿生海豚柔性抓取执行器，包括仿生海豚头部，所述仿生海豚头部通过过渡段与仿生海豚机器人的身体部分连接；其特征在于：还包括柔性抓取执行机构、视觉模块、照明模块和流体驱动装置；所述视觉模块和照明模块设置于仿生海豚头部的正面，并位于仿生海豚嘴的上方；

所述流体驱动装置安装于仿生海豚身体内部，包括水仓、水泵、三通接头、三通换向阀、过滤器、减压阀、压力表，用于为柔性抓取执行机构提供流体驱动压力；所述柔性抓取执行机构到水泵的进水口之间通过管道依次连接有第一三通接头、第一三通换向阀、第四三通换向阀和第三三通换向阀，所述压力表与第一三通接头连通；所述水泵的出水口通过第二三通换向阀一路与水仓相通，另一路通过管道依次连接有过滤器、减压阀，然后与第一三通换向阀连通；所述水仓与水泵进水口之间依次通过第二三通接头和第三三通换向阀连通；

所述柔性抓取执行机构包括执行器固定件、柔性下颚、纤维限制层、塑形层、气孔和快速接头；所述柔性下颚通过执行器固定件固定于仿生海豚头部的底部，柔性下颚的外壳与海豚的下颚外形相同，其内是由多个沿柔性下颚长度方向并联设置的隔板分割成的多腔体流体驱动柔性抓取执行机构，各腔体之间均连通，使得内部压强一致；所述柔性下颚的顶部通过纤维限制层封闭，并在纤维限制层上覆盖一层硅胶柔性层；所述塑形层设置于柔性下颚的外缘处，用于提高柔性下颚的刚度；所述气孔设置于柔性下颚和执行器固定件之间，通过快速接头与流体驱动装置采用硅胶管连接；

所述仿生海豚头部与视觉模块通过螺钉和密封胶垫进行密封连接；所述视觉模块包括双目摄像头、摄像头防护罩、第一摄像头穿线螺栓和第二摄像头穿线螺栓，所述双目摄像头设置于仿生海豚头部的额头处，双目摄像头的数据线分别从设置于过渡段的第一摄像头穿线螺栓和第二摄像头穿线螺栓穿过；所述摄像头防护罩为透明视觉防护罩，通过密封胶垫实现其密封安装，作为仿生海豚头部额头处的蒙皮，防护双目摄像头。

2.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述仿生海豚头部与柔性抓取执行机构、过渡段均采用螺钉连接；所述过渡段为仿生海豚机器人的浸水舱。

3.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述照明模块包括水下照明灯和照明灯防护罩，两个水下照明灯对称设置于双目摄像头的两侧，并分别通过照明灯防护罩进行密封保护。

4.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述柔性下颚的材料为硅胶。

5.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述柔性下颚的外壳壁厚为1.5-3mm。

6.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述执行器固定件与柔性下颚进行粘接。

7.根据权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器，其特征在于：所述流体驱动装置中的流体为水、液压油或者空气。

8.一种采用权利要求1所述仿生海豚柔性抓取执行器进行水下作业的方法，其特征在于具体步骤如下：

步骤一：当所述柔性抓取执行机构开始执行抓取动作时，所述水泵开始工作，通过调整各三通换向阀的通路，将柔性抓取执行机构内部压力变为负压，组成负压回路，柔性下颚弯曲增大，即流体从柔性抓取执行机构流出，实现张嘴的动作，压力表检测出此时负压压力；

步骤二：通过调整各三通换向阀的通路，组成正压回路，流体从所述水泵出水口流出，依次经过第二三通换向阀、过滤器、减压阀、第一三通换向阀流向第一三通接头，然后流体在第一三通接头处分别流入压力表和柔性抓取执行机构；流体从水仓经过第二三通接头、第三三通换向阀流入水泵的入水口，水泵开始工作，将流体充入柔性抓取执行机构内部，所述柔性下颚弯曲减小并与头部上颚部分闭合，实现咬合动作，达到预设咬合力后，水泵停止工作，此时压力表检测出此时正压压力；

步骤三：当抓取任务完成后，要松开抓取目标时，通过调整第一三通换向阀、第四三通换向阀的通路，组成泄压回路，流体从柔性抓取执行机构流出，经过第一三通接头、第一三通换向阀、第四三通换向阀、第二三通接头流回水仓，降低柔性抓取执行机构内部压力，松开抓取目标。