[发明专利]一种基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置及其控制方法

权利要求书

1.一种基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置设置有：

用以负责整个被动式夹取机构的张开与闭合的柔性双稳态机构组件；

在夹取机构的夹取过程中对连接及触发机构和柔性双稳态机构之间的位移进行竖直方向限制的叉式剪切机构限位组件；

用以负责提供及传递夹取过程中触发柔性双稳态机构组件工作的触发力的连接及触发机构组件；

用以负责夹取过程中更好的贴合夹取物体的表面的柔性鳍条效应组件。

2.如权利要求1所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述柔性双稳态机构组件与连接及触发机构组件沿竖直方向堆叠放置；柔性双稳态机构组件与连接及触发机构组件在水平方向互为90度重叠放置，互不干涉。

3.如权利要求1所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述柔性双稳态机构组件设置有十字连接座、三角底座、柔性软管、夹持臂；

三角底座左右两侧分别通过柔性软管与夹持臂连接，夹持臂端部安装有柔性鳍条块。

4.如权利要求3所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述两个夹持臂分别通过销钉连接至十字连接座凸起的两根梁，并绕梁上的轴进行旋转，十字连接座位于夹取机构的中心；

三角底座上设置有滑轨，与连接及触发机构组件相连，使得三角底座沿竖直方向进行运动。

5.如权利要求4所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述柔性软管一端连接至夹持臂，另一段连接至三角底座，实现三角底座运动并带动两根夹持臂进行旋转运动。

6.如权利要求1所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述叉式剪切机构限位组件包括：剪切机构连杆、连杆中心连接轴、导轨滑块、限位小连杆；

剪切机构连杆呈交叉状布置，剪切机构连杆中心处有连杆中心连接轴连接，剪切机构连杆围绕连杆中心连接轴进行旋转。

7.如权利要求6所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述剪切机构连杆两端均有滑块，剪切机构连杆分别放置于连接及触发机构组件的滑轨中以及柔性双稳态机构组件的滑轨中；

连杆中心连接轴连接有限位小连杆一端，限位小连杆另一段连接导轨滑块，导轨滑块放置于柔性双稳态机构组件的滑轨中。

8.如权利要求1所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述连接及触发机构组件包括：连接底座传导连杆、执行连杆；

连接底座左右两端分别连接有两根传导连杆，传导连杆与执行连杆连接；

执行连杆连接至柔性双稳态机构组件的十字连接座上，执行连杆绕柔性双稳态机构组件的十字连接座上的轴进行旋转，执行连杆另一端连接至柔性双稳态机构组件的三角底座上的滑槽中。

9.如权利要求1所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置，其特征在于，所述柔性鳍条效应组件设置有柔性鳍条块，柔性鳍条块连接于柔性双稳态机构组件的夹持臂上。

10.一种如权利要求1～9任意一项所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置的基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置控制方法，其特征在于，所述基于柔性机构的被动式双稳态夹取装置控制方法包括：

当整个夹取机构未夹取物体时，柔性双稳态被动式夹取机构为张开状态；当整个夹取机构夹取物体时，三角底座接触被夹取物体的表面后，由于夹取机构的重力势能，使得夹取机构被进一步压缩，连接底座和十字连接座之间的距离将变小；

由于叉式剪切机构限位组件的作用，连接底座将仅沿Z方向向下移动；此时，连接底座通过传导连杆和执行连杆驱动三角底座，因此三角底座将向上运动；同时，由于三角底座也连接了双稳态柔性机构的柔性软管和夹持臂，使得柔性软管开始弯曲并且夹持臂绕十字连接座上的轴旋转；

此时，十字连接座上连接两个夹持臂的竖直梁会发生弹性形变，直到三角底座和夹持臂达到稳态；在不施加额外触发力的情况下，整体机构将一直处于闭合稳态，实现自锁功能；夹取机构的重力通过连接及触发机构组件传递给了双稳态柔性机构并作为触发双稳态柔性机构的触发力，不依赖外部能源，实现了被动式夹取；连接在夹持臂上的柔性鳍条块接触到被夹取物体表面的下部分，由于鳍条效应使得柔性鳍条块紧贴被夹取物体的表面，实现更大的夹持力度并有效的保护了精密元件。