[实用新型]基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手，属于机器手技术领域。

背景技术

传统通用机器手都是由多个独立活动关节构成的拟人多指机器手，需要大量的复杂结构和计算，从而导致了其相应的高成本，同时，由于受到计算速度的限制，传统机器手不但抓取动作缓慢且不能完全适应目标物体的形状，抓取效率低，甚至有可能损坏目标物体。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，即传统通用机器手都是由多个独立活动关节构成的拟人多指机器手，需要大量的复杂结构和计算，由于受到计算速度的限制，传统机器手不但抓取动作缓慢且不能完全适应目标物体的形状，抓取效率低，甚至有可能损坏目标物体。进而提供一种基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手 。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手，包括：刚性托、球状弹性薄膜、颗粒物、滤网和基座，所述基座的下端与刚性托的上端固定连接，球状弹性薄膜的上部开口夹持在基座与刚性托之间，球状弹性薄膜内装有颗粒物，基座内的空腔下端固定有滤网，基座内的空腔与球状弹性薄膜的内部相通，基座内的空腔上部分别设有进气口和抽气口。

本实用新型是被动式通用机器手，它利用不随温度变化而发生“类液态”到“类固态”转换的颗粒物质实现抓取和释放。该机器手利用三种操作方式：1、表面接触的静摩擦力；2、通过捕捉、贴合物体来进行几何形状约束；3、当紧密贴合物体的一部分表面时进行真空抽气。静摩擦力是由真空状态发生时薄膜的轻微体积收缩造成的，这反过来，导致了合适的抓取力产生。

本实用新型由大量的小颗粒物质包裹在一个球状弹性膜中，利用空气正压-负压的组合迅速地抓取和释放普通机器手难以抓取的物体，例如扁平的、柔软的、几何形状复杂的物体等。在抓取物体时，机器手首先保持松弛状态并被动地贴合被抓取物体的轮廓形状，然后利用空气负压硬化，将物体紧紧地包裹在弹性膜的内表面，从而抓取物体；在需要释放物体时，利用空气正压则可以使机器手返回到原状态以达到释放物体的目的。

本实用新型只需在一个球状弹性薄膜里填充小颗粒物即可以产生抓取的动作，不需要有电机、线缆和铰链，与传统机械手相比具有形状适应性强、控制简单、可靠性高、执行效率高以及成本低等优点。

附图说明

图1为本实用新型基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手的结构示意图；

图2为机器手抓取正方形物体的示意图；

图3为机器手抓取几何形状物体的示意图；

图4为机器手抓取圆形物体的示意图；

图5为机械手被装在一个商用机器臂上的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。 

如图1所示，本实施例所涉及的一种基于小颗粒物真空状态转换的被动式通用机器手，包括：刚性托1、球状弹性薄膜2、颗粒物3、滤网4和基座5，所述基座5的下端与刚性托1的上端固定连接，球状弹性薄膜2的上部开口夹持在基座5与刚性托1之间，球状弹性薄膜2内装有颗粒物3，基座5内的空腔下端固定有滤网4，基座5内的空腔与球状弹性薄膜2的内部相通，基座5内的空腔上部分别设有进气口6和抽气口7。

所述球状弹性薄膜2为乳胶气球。

所述颗粒物3为磨碎的咖啡，粒度为0.5~2mm。

机器手只需要在一个球状弹性薄膜里填充小颗粒物即可以产生抓取的动作（磨碎咖啡和乳胶气球），不需要有电机、线缆和铰链。

机械手被装在一个商用机器臂上（见图5），用一个刚性托半包着，另外还有一个抽气口和空气过滤装置。这一设计的主要好处是它的机器结构简单。这种结构导致它低成本和容易制造。刚性托是一个重要的设计要素，因为它能辅助机器手指向被抓去对象，并且可以增加与物体之间的垂直接触面积以加强抓取效果。

乳胶气球被夹在基座和刚性托之间以达到气密密封的目的，乳胶气球的厚度小于0.33毫米，其内部填充了350立方厘米容量的磨碎咖啡豆颗粒。在这个容积状态下，机器手是刚好充满的但是乳胶气球没有发生形变，因此，机器手可以在松弛状态容易变形。机器手的形状近似一个半径为43mm球形。咖啡颗粒的低密度是有利的，因为这种材料可以大量使用同时避免像沙子那样的材料因为自重而影响抓取力或者使球膜变形。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本实用新型 整体构思下的不同实现方式，而且本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。