[发明专利]V型快速变刚度柔性抓手

说明书

一种V型快速变刚度柔性抓手，包括：抓手安装座，以及两组弧形夹紧座和柔性片状手指，其中：两个柔性片状手指设置于抓手安装座的两端，并通过弧形夹紧座固定，根据待夹取物体的大小决定两个柔性片状手指与抓手安装座所呈的角度，柔性片状手指的端部随弧形夹紧座转动。本发明V型抓手为层状结构，具有结构简单、轻质、成本低、成型容易、动作迅速的优点。通过控制膨胀气压即可实现抓手刚度和承载力的快速提升，具有良好的安全性、适应性和稳定性。

技术领域

本发明涉及的是一种机器人领域的技术，具体是一种V型快速变刚度柔性抓手。

背景技术

传统的刚性机器人通常由连杆、铰链、齿轮、电机等刚性部件构成，具有动力足、功率大、速度快、精度高等优点，因此在传统工业制造领域得到广泛应用。但其结构和控制复杂、灵活度有限、安全性和适应性较差，在一些特殊的应用中，如复杂易碎物体抓取和人机交互等具有极大的挑战。软体机器人通常由柔软材料制成，具有成本低、自由度高、适应性强、柔顺性和安全性好等优点。其中最具代表性的是软体抓手，如美国Soft Robotics公司和北京软体机器人科技有限公司开发的硅胶气动软体抓手，通过简单的充气膨胀使柔软硅胶手指弯曲变形，从而实现对物体的自适应包裹抓取，其已经被成功地应用于食品、电子、日化、生鲜等物品的分拣和包装。虽然软体抓手具有良好的安全性和柔顺性，特别适用于复杂易碎物品的抓取，但是由于硅胶机体本身的低刚度特性，使其抓持力、承载力、抓取速度和稳定性远远不如传统刚性抓手。虽然通过现有的变刚度技术，如颗粒阻塞、层间阻塞、低熔点合金和形状记忆聚合物相变等，可以在一定程度上弥补软体抓手的不足，但同时带来了动作变慢、结构和控制复杂、重量和功耗增加等问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种V型快速变刚度柔性抓手，通过充气膨胀使柔性片状手指发生截面弯曲变形，从而迅速获得较高的抗弯刚度和承载力，又由于V型手指之间的膨胀气囊可以柔顺地施压于被抓持物体，因而保证了抓取的安全性、适应性和稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种V型快速变刚度柔性抓手，包括：抓手安装座，以及两组弧形夹紧座和柔性片状手指，其中：两个柔性片状手指设置于抓手安装座的两端，并通过弧形夹紧座固定，根据待夹取物体的大小决定两个柔性片状手指与抓手安装座所呈的角度，柔性片状手指的端部随弧形夹紧座转动。

所述的抓手安装座包括：带与机械臂连接的安装孔的方形凸台和矩形块，其中：方形凸台设置于矩形块的中央。

所述的弧形夹紧座包括：弧形连接座和弧形压板，其中：弧形连接座的上端与抓手安装座连接，弧形连接座和弧形压板将柔性片状手指的一端固定。

所述的柔性片状手指包括：矩形弹性薄片，以及控制手指位姿的膨胀硬化气囊和外展结构，其中：矩形弹性薄片为中间层，膨胀硬化气囊设置于矩形弹性薄片的内侧，外展结构设置于矩形弹性薄片的外侧，膨胀硬化气囊的上端与弧形夹紧座连接。

所述的外展结构为膨胀展开气囊或橡皮筋。

所述的膨胀展开气囊位于矩形弹性薄片的中部，其长度为矩形弹性薄片的一半，且中部设有两个连通气室。

所述的橡皮筋连接矩形弹性薄片的远抓手安装座端和抓手安装座的外边缘。

技术效果

本发明采用层状结构，每层片状部件易于大规模批量制备，通过充气膨胀可在1秒内使柔性片状手指迅速获得较高的抗弯刚度和承载力，且完全气动控制，无需多余的控制方式，可方便与工业自动化集成；整体结构简单、轻质、成本低、成型容易、动作迅速。全气动控制，驱动气压低，具有较好的可靠性和工作寿命，适用于多种尺寸、材质、形状和重量物体的灵活抓取。

附图说明

图1为实施例1的总体结构图和局部细节图；

图2为实施例1的抓手安装座的结构示意图；