[发明专利]基于变刚度仿生管足的高适应性抓持装置

说明书

本发明提供了一种基于变刚度仿生管足的高适应性抓持装置，包括基座和多个长条状的弹性片，多个弹性片沿周向均布在基座的底部，多个弹性片环绕形成上小下大的喇叭状，弹性片一端为固定连接基座的固定端，弹性片另一端为悬空的夹持端，基座上设有用于将所有弹性片的夹持端相互靠拢的夹紧结构，弹性片上设有多个用于吸附负重的吸附部，多个吸附部沿弹性片的长度方向间隔分布，吸附部包括一个连接件和多个吸盘管足，连接件固定安装在弹性片上，连接件内设有通气通道，通气通道一端连通吸盘管足，通气通道另一端与外部气泵相连通，吸盘管足位于弹性片的下侧面。该抓持装置，自适应能力强，且负载抓取重量大。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，具体而言，涉及一种基于变刚度仿生管足的高适应性抓持装置。

背景技术

软体机器人由柔韧软材料构成，可在大范围内改变自身形状、尺寸，与刚性机器人相比具有优越的柔顺性、自适应性以及非结构化环境作业能力，能够在保证自身工作能力的前提下实现与周围环境的软交互，在机器人研究领域占据着重要的地位。在众多的软体机器人中，软体抓持装置具有较高的影响力，而软体抓持机器人率先进行了商业化应用，如德国FESTO公司相继推出了MultiChoiceGripper、FlexShapeGripper等多款新型产品，国内的北京软体机器人科技有限公司也推出了SFG系列柔性夹爪。软体抓持机器人已经渗透到人机交互、运动探测、医疗外科、康复助力、太空操作等多个领域，所涉及技术跨越了生物、材料、机械、电子等众多学科，具有重要的应用前景和研究价值。

软体材料自身的低刚度特性致使大多数的的软体抓持装置负载偏低，目前具有变刚度功能的软体抓持装置虽然能提高一定的负载能力，却大幅度降低了软体抓持装置的柔顺性和适应性，例如授权公布号为CN109807924A的中国专利公开了一种自适应可变刚度软体手抓，利用外部气源对弯曲单元进行充气吸气来调节刚度，进而达到增大抓持力的目的，再如授权公布号为CN115157297A的中国专利公开一种基于剪刀杆机构的气动可变刚度软体夹持器，软体驱动气囊均由高气密性特种橡胶构成，充气后膨胀弯曲，使软体夹持手指刚度提高，负载增大。以上发明虽通过变刚度原理来增大负载，但同时却以牺牲软抓手的适应性为代价。综上，如何协调软体抓持结构刚度和适应性之间的矛盾是该领域面临的技术挑战。

发明内容

本发明主要目的是提供一种自适应能力强，负载抓取重量大的基于变刚度仿生管足的高适应性抓持装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于变刚度仿生管足的高适应性抓持装置，包括基座和多个长条状的弹性片，多个所述弹性片沿周向均布在所述基座的底部，多个所述弹性片环绕形成上小下大的喇叭状，所述弹性片一端为固定连接基座的固定端，所述弹性片另一端为悬空的夹持端，所述基座上设有用于将所有弹性片的夹持端相互靠拢的夹紧结构，所述弹性片上设有多个用于吸附负重的吸附部，多个所述吸附部沿弹性片的长度方向间隔分布，所述吸附部包括一个连接件和多个吸盘管足，所述连接件固定安装在弹性片上，所述连接件内设有通气通道，所述通气通道一端连通所述吸盘管足，所述通气通道另一端与外部气泵相连通，所述吸盘管足位于所述弹性片的下侧面。

本发明的有益效果为：通过设置基座，使多个弹性片得到稳定支撑，弹性片具备复位能力，因此能适应不同大小的负重夹持，提高装置的自适应能力，在夹紧结构工作时，使所有弹性片的夹持端相互靠拢，以用于夹持负重，通过在弹性片上设置多个吸盘管足，能显著增大抓取负载的重量，由此使装置同时兼顾高适应性和重负载夹持。

优选的，所述夹紧结构包括驱动电机、缠线轮和绳索，所述绳索沿周向依次缠绕在所有所述弹性片的夹持端后绕设在缠线轮上，所述缠线轮固定连接在驱动电机的输出端上，所述驱动电机固定安装在所述基座上，所述驱动电机与外部的电源电性连接。通过采用上述结构，驱动电机带动缠线轮转动，使绳索收卷在缠线轮上，绳索环形收紧，由此实现所有弹性片的夹持端相互靠拢，结构简单连接稳定，提高夹紧结构工作的可靠性。

优选的，所述基座上固定安装有用于保护驱动电机的防护罩。通过采用上述结构，避免驱动电机受损，提高驱动电机运作的稳定性。