[发明专利]一种基于介电弹性体实现物体旋转的机械爪及其使用方法

说明书

本发明提供一种基于介电弹性体实现物体旋转的机械爪及其使用方法。该机械爪，包括基座、夹持驱动组件和不少于两个爪体单元。各个爪体单元均安装在基座上，且能够在夹持驱动组件的驱动下进行张合运动。所述爪体单元的末端设置有旋转夹持部。旋转夹持部包括夹持主体和膨胀驱动部。夹持主体中开设有让位缺口。各爪体单元中旋转夹持部的限位边的位置沿基座中心轴线的周向保持一致。膨胀驱动部采用介电弹性体，通电时能够发生膨胀。膨胀驱动部设置在让位缺口内，并与限位边固定。当膨胀驱动部通电时，其向远离限位边的一侧膨胀。本发明相比于传统的机械爪，通过对介电弹性体材料的合理使用，可以使机械爪能够带动目标物体进行精准的扭转。

技术领域

本发明属于机械采摘领域，具体涉及的是一种基于介电弹性体实现物体旋转的机械爪及其使用方法。

背景技术

传统的机械抓手通常都是由金属、硬质塑料等夹持主体驱动器链接组成的刚性机械手，这类刚性机械手因其运动控制精确、定位精度高、输出功率大等特点被广泛应用于工业生产自动化中。刚性机械手在实际的工业应用当中，往往可以按照编写的程序或生产要求，取代劳动力进行一些具有高度重复、枯燥无聊、精准要求较高的繁重危险的工作，或者进行人机协作去完成一些较为复杂和灵活的工作。然而随着生产力的进步，人们对机械手也提出了更多的要求，比如说环境自适应性，安全性，人机交互时的友好性和灵活性等等。由于传统刚性机械手自身往往是由金属材料等夹持主体制成，共在与人或物体的交互之间大都是刚性接触，缺少安全性、灵活性和柔顺性，无法满足人们的要求。为此，人们将眼光转向了新的材料和控制技术，以期能制造出更加通用友好的机械手。

近些年来，有众多的学者与科研机构参与到软体机械手的研究当中来，并在软体机械手变形原理、结构设计与实际应用等方面取得了一定的发展。软体机械手的发展与新型智能软材料的发展相互促进，相比与金属、木材、硬质塑料等夹持主体，高分子聚合物由于其与人体肌肉与皮肤相近似的弹性模量，可以称为软质材料的代表。这种软质材料由于外部所施加的场的作用下(作用力、声波、热力、电磁力和光等)，产生一定程度上的形状与材料性质的改变，从而体现其智能的特性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于介电弹性体实现物体旋转的机械爪及其使用方法。

本发明一种基于介电弹性体实现物体旋转的机械爪，包括基座、夹持驱动组件和不少于两个爪体单元。各个爪体单元均安装在基座上，且能够在夹持驱动组件的驱动下进行张合运动。所述爪体单元的末端设置有旋转夹持部。所述的旋转夹持部包括夹持主体和膨胀驱动部。夹持主体中开设有让位缺口。让位缺口与夹持主体的内侧边缘连通。夹持主体的两端分别定义为固定端和让位端。让位缺口上设有限位边和导向边；限位边位于夹持主体内的其中一端。各爪体单元中旋转夹持部的限位边的位置沿基座中心轴线的周向保持一致。膨胀驱动部采用介电弹性体，通电时能够发生膨胀。膨胀驱动部设置在让位缺口内，并与限位边固定。当膨胀驱动部通电时，其向远离限位边的一侧膨胀。

作为优选，各爪体单元的内端均与基座连接，并沿基座中心轴线的周向均布。

作为优选，所述爪体单元还包括第一连杆和第二连杆。第一连杆和第二连杆的一端与基座上的两个不同位置分别转动连接。第一连杆和第二连杆的另一端与旋转夹持部的两个不同位置分别转动连接。基座、第一连杆、第二连杆和旋转夹持部形成平行四边形机构。

作为优选，所述的夹持驱动组件安装在基座上。夹持驱动组件包括电机支架、螺杆、螺母和驱动杆。螺杆转动连接在基座上。螺母与螺杆构成螺旋副。多根驱动杆的内端均与螺母的外侧转动连接。各驱动杆的外端与各爪体单元内的第二连杆分别转动连接。螺杆由电机驱动旋转。

作为优选，所述的夹持驱动组件安装在基座上。夹持驱动组件包括气缸、推块和驱动杆。气缸固定在基座上。气缸的活塞杆上固定有推块；多根驱动杆的内端均与推块转动连接。各驱动杆的外端与各爪体单元内的第二连杆分别转动连接。

作为优选，夹持主体的内侧边缘上间隔设置的两个弹性夹片。膨胀驱动部位于两个弹性夹片之间。