[发明专利]一种超弹性膜抓取器及抓取方法

说明书

本发明涉及一种超弹性膜抓取器及抓取方法，包括超弹性膜、固定部件、密封塞、导气管以及输气泵；所述固定部件安装在机械臂或平移台上；导气管为中空圆形管，两端分别与弹性膜、输气泵密封连接；超弹性膜为具有一个进出气孔的球形乳胶材料薄膜，通过密封塞与固定部件及导气管密封连接；当输气泵输送气体时，超弹性膜张力和气压差共同作用超弹性膜使之发生膨胀和收缩，实现超弹性膜的包络抓取功能。本发明采用超弹性膜作为执行器与目标物体接触并实现抓取功能，具有结构简单，制造容易，零部件替换维修方便等优点；基于所述柔性抓取器的使用方法，本发明能更好适应目标物体形状，实现对不同形状目标物体的包络抓取，并且无需持续供给能量。

技术领域

本发明涉及一种柔性抓取器，更具体地说，涉及一种超弹性膜抓取器及抓取方法。

背景技术

日本学者广濑茂男在1977年设计了一种绳索驱动的柔性铰链夹持器。由于柔性机构能够适应被抓取物体的外形，并且操作简单、性能可靠，具有广阔的应用前景，近年来随着柔性材料的发展，出现了一系列柔性抓取器产品。在工业方面，柔性抓取器能够在不损害产品的情况下进行生产、搬运等操作；在民用方面，柔性抓取器能够根据人手仿生学抓起水杯、食物等。基于柔性抓取器的安全性、柔顺性等本质特性，各国学者纷纷开始进行这方面的设计研究。

在现代柔性抓取器的研究中，按照柔性抓取器的抓取方式主要分为四类：缠绕抓取、多指抓取、包络抓取和吸附抓取。缠绕抓取的设计灵感来自于自然界中蛇、象鼻、章鱼爪等软体抓取结构，对目标物体进行缠绕，从而实现对目标的抓取、固定和操作；多指抓取的抓取器通常设计为2-5根“手指”，通过驱动“手指”弯曲实现对目标物体的空间锁紧抓取；包络抓取是对目标物体形成整体或局部包络，进而实现对目标物体的捕获；吸附抓取通常利用抓取器和目标表面之间的接触贴附作用，完成对目标的抓取，其更适合抓取表面光滑或形状平滑的物体。

现有柔性抓取器多数采用缠绕抓取和多指抓取方式，这两种抓取方式的抓取器和目标物体通常是点接触或小范围的面接触。这种较小的接触面积在对一些柔软易碎等特殊物体进行抓取时，容易造成应力集中，从而对目标物体造成损坏。采用吸附抓取方式的抓取器通常存在输出力较小或对目标物体形状有较大要求的问题。采用包络抓取方式的抓取器与目标物体之间有较大的接触面积，这类抓取器通常为负压驱动的颗粒抓取器，其与目标接触部分是一个球型膜，膜内填充有颗粒材料。然而，为了尽可能多地包络目标物体，这种抓取器需要在物体表面连续挤压，所施加的力将极大地增加，很容易对目标物体造成损坏。

发明内容

为了克服现有柔性抓取器形状适应性差、需要持续能量供给等缺点，本发明目的是提供一种超弹性膜抓取器及抓取方法。该抓取器，其一是能够实现基本的保护性、柔性顺抓取；其二是，在抓取过程中利用超弹性膜的弹性形变，更好的适应目标物体的表面形状；其三是，依靠自身材料性能对物体进行抓取，抓住物体后无需后续能量供给。

为实现上述发明目的，解决现有技术中存在的问题，本发明采用技术方案是：

一种超弹性膜抓取器，包括超弹性膜、固定部件、密封塞、导气管以及输气泵，所述超弹性膜包括舱室和通气口，所述超弹性膜通气口外表面与固定部件粘贴连接；超弹性膜通气口内表面与密封塞过盈配合连接，所述通气口与固定部件的通孔相连；所述导气管一端与密封塞粘贴连接，另一端与输气泵密封连接。

进一步地，所述舱室为球体结构，采用乳胶材料制成；所述通气口为凸出锥形，所述通气口的外表面与固定部件的圆锥形通孔粘贴连接；

进一步地，所述超弹性膜抓取后对目标物体形成包络效果。

进一步地，所述固定部件是弧形结构，采用聚乳酸材料制成；其上方有圆锥形通孔，与密封塞形状匹配。

进一步地，所述固定部件能够灵活安装在机械臂或平移台上。

进一步地，所述密封塞是采用硅橡胶材料制成的圆台状塞子，其形状与固定部件圆锥形通孔匹配。