[发明专利]一种基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器

权利要求书

1.一种基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：包括：楔形刚毛束单元、切向加载脱附单元、变刚度单元和外框单元；所述外框单元包括外框，所述外框的顶部用于连接外连机构；所述变刚度单元包括连接块和软袋，所述连接块连接有驱动装置，所述驱动装置安装于所述外框内，用于带动所述连接块移动，所述软袋安装于所述连接块上，所述软袋内填充有颗粒物；所述连接块上还连接有气管接头，所述气管接头与所述软袋连通，用于使所述软袋内产生负压；所述切向加载脱附单元包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的一端与所述外框连接，另一端与所述连接块连接；所述楔形刚毛束单元包括楔形刚毛束，所述楔形刚毛束安装于所述软袋上，所述楔形刚毛束用于接触并粘附目标物；

所述驱动装置采用平行夹爪机构，所述平行夹爪机构采用气爪或电磁铁；所述平行夹爪机构受到气体正压驱动或电磁驱动时，带动所述连接块使所述拉伸弹簧拉伸，此时所述楔形刚毛束接触目标物；撤去气体正压或电压后，所述拉伸弹簧释放弹性势能，切向拉动所述楔形刚毛束变形，产生范德华力完成加载。

2.根据权利要求1所述的基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述楔形刚毛束单元、所述切向加载脱附单元以及所述变刚度单元均对应设置有两组；每组所述变刚度单元的所述连接块上均安装有一个所述气管接头，两组所述变刚度单元的所述连接块均与所述驱动装置连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述软袋为所述楔形刚毛束切向加载时的切向力传递层；

所述软袋未负压时，为柔性状态，通过所述外连机构带动所述外框下压，两个所述楔形刚毛束单元部分接触目标物；

之后继续下压，通过压力改变所述软袋内填充的所述颗粒物之间的相对位置，以自主调节所述楔形刚毛束与目标物之间的相对位置，增大所述楔形刚毛束与目标物的接触面积，使所述楔形刚毛束与目标物表面对齐，保证接触面积；

所述软袋负压时，所述颗粒物之间的气体被抽走，所述软袋变为刚性状态，通过所述拉伸弹簧拉动所述连接块，所述连接块带动刚性的所述软袋，使切向载荷均匀传递到所述楔形刚毛束，完成变刚度末端执行器的加载。

4.根据权利要求3所述的一种基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述变刚度末端执行器卸载时，所述驱动装置拉动所述连接块，进一步拉动刚性的所述软袋移动，所述楔形刚毛束恢复形变；当目标物自重不能保证成功卸载时，撤去所述软袋中的负压，所述软袋变为柔性，辅助完成卸载。

5.根据权利要求1所述的基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述连接块内设置有负压通道，所述负压通道的第一端与所述软袋的顶部开口连通，所述负压通道的第二端与所述气管接头连通；所述气管接头与所述负压通道的第二端螺纹连接，连接处通过密封硅胶密封；所述软袋的顶部开口处与所述连接块通过底漆和硅胶固定。

6.根据权利要求5所述的基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述负压通道的第一端处设置有滤网，所述滤网通过胶水与所述连接块固定。

7.根据权利要求1所述的基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述楔形刚毛束的表面设置有多根楔形刚毛，多根所述楔形刚毛平行阵列式分布。

8.根据权利要求1所述的基于楔形刚毛束的变刚度末端执行器，其特征在于：所述软袋为半球形，采用硅橡胶或软胶材料制成；

所述软袋通过3D打印模具或机加工模具浇注制备而成；

所述颗粒物选用玻璃珠、玻璃砂或沙子。