[发明专利]一种具有多功能抓取的柔性气动机械手

说明书

一种具有多功能抓取的柔性气动机械手，包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指，抓取物体时，第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部，呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上，驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换。本发明可在“十字形”抓取态和“矩形”抓取态中快速切换，适用物体类型广，且抓取稳定性好，抓取准确，效率较高。

技术领域

本发明涉及机械手，具体是涉及一种具有多功能抓取的柔性气动机械手。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，越来越多的机械手用于工业自动化生产中。传统的工业机械手一般为刚性机械手，具有较好的控制精度和可操作性，但它一般体型较大，需要工作空间大，不易抓取一些体积相对较小的物体，且由于机械手刚性较大，不宜抓取和搬运形状不规则、易碎易损物体。而在食品工业、包装行业、通讯行业等工业自动化生产中很多时候需要抓取和搬运这类物体，刚性机械手无法完成这些工作，而人工完成这项工作效率低且精度低、误差较大。因此，设计新的具有柔性、能够抓取和搬运形状不规则、刚度小、尺寸不大的物体是解决工业自动化生产中的一个重要课题。

柔性机械手目前主要有嵌入式气压驱动网格、气压驱动人工肌肉、电磁驱动形状记忆合金、温度变化驱动器、化学催化驱动器、特殊仿生材料驱动器等驱动装置。这些机械手一般柔性较好，具有无限自由度，有较强的伸缩能力，整体尺寸不大、重量较轻，能够抓取和搬运一些形状不规则、易损易碎的、尺寸不大的物品，且能在小型工作空间内灵活完成，这是传统刚性机械手所不具备的。

国外方面，德国费斯托公司率先研制出了基于气压变化的包覆式软体抓取器，但由于包覆面较小，仅适于小型球类物体的抓取，对长方体、圆柱体等其它类物体抓取效果较差，且抓取力较小。

国内方面，已经有一些机构做了柔性机械手的相关研究，取得了一些成果。CN104175314 A公开了一种基于SMA和SSMA驱动的软体机器人，但其中存在刚性关节，依靠较大电压产生电流驱动，机器人整体形变范围较小。CN205704258U公开了一种软体四指机器人，该四指机器人是一种固定的“矩形”并排抓取方式，不适合抓取球体、正方体等规则形状物体，抓取球体、正方体等规则形状物体的稳定性差或抓取不够准确。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服上述背景技术的不足，提供一种可在“十字形”抓取态和“矩形”抓取态中快速切换的具有多功能抓取的柔性气动机械手。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种具有多功能抓取的柔性气动机械手，包括驱动机构和抓取器，驱动机构与抓取器相连，抓取器包括第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指，抓取物体时，第一柔性手指，第二柔性手指，第三柔性手指，第四柔性手指呈“十字形”状态抓取或呈“矩形”状态抓取，呈“十字形”状态是指各柔性手指分别位于“十字形”的端部；呈“矩形”状态是指各柔性手指分别位于“矩形”的四个角上；驱动机构可驱动抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态或由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换。

进一步，所述驱动机构包括驱动电机、第一传动机构、第二传动机构，驱动电机的输出轴分别与第一传动机构和第二传动机构相连，抓取器由“十字形”状态到“矩形”状态的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点逆时针针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，由“矩形”状态到“十字形”状态之间的切换过程为：第一传动机构驱动第一柔性手指和第三柔性手指分别以底部中心为支点顺时针旋转45度，第二传动机构驱动第二柔性手指和第四柔性手指分别以底部中心为支点逆时针旋转45度。