[发明专利]形状记忆合金驱动的静电吸附柔性抓手

说明书

本发明的一种形状记忆合金驱动的静电吸附柔性抓手，包括手掌座、设置于所述手掌座的多个弹性手指和一一对应连接于所述弹性手指的SMA弹簧；各所述弹性手指在自由状态合拢；所述SMA弹簧通电后可向外拉动各个与其连接的弹性手指，使所述弹性手指张开；所述弹性手指包括采用硅胶固化成型的手指体和内嵌于所述手指体内的弹性筋条，所述弹性手指还包括设置于所述手指体内侧抓取面上的蠕虫‑梳状电极，本发明通过形状记忆合金弹簧的收缩和释放，带动弹性内筋和硅胶手指的弹性变形来实现柔性抓手的张开和闭合，并结合梳状电极的静电吸附力实现对抓取对象的柔顺贴合和平稳抓取。

技术领域

本发明涉及柔性抓手领域，特别涉及一种通过形状记忆合金弹簧的收缩和释放，带动弹性内筋和硅胶触手的弹性变形来实现柔性抓手的张开和闭合，并结合梳状电极的静电吸附力实现对抓取对象的柔顺贴合和平稳抓取。

背景技术

抓取装置是机器人最重要的工作装置之一，全驱动/欠驱动抓手、刚性/柔性抓手等在近年都得到了广泛的研究。抓取装置的最终目的应能够对不同形状和材料的物体实现安全、可靠抓取。传统的机械抓手仅能实现对一些特定形状和较小体积物体的抓取，结构复杂，通用性较差。柔性抓手就是一种有效的解决方案。

文献(Grasping without Squeezing:Shear Adhesion Gripper with FibrillarThin Film)提出了一种通过切向力来抓取物体的柔性抓手，能够实现对外形较大物体的抓取，但是抓手不能对物体实现主动包覆。文献(Analyzing of flexible gripper bycomputational intelligence approach)提出了一种单驱动的柔顺贴合抓手，能够对各种形状的物体实现柔顺贴合，但是抓手整体通过硅胶制成，抓取力较小。专利CN107671878A提出了一种仿鱼鳍结构的静电吸附式软体抓手，但是抓手整体结构较复杂，抗疲劳效果较差。

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应的功能材料，具体表现为合金材料发生了塑性变形后，当合金材料被加热到某一温度之上时，就能够回复到变形前的形状。同时形状记忆合金具有形变率高、高驱动力、抗疲劳性好、抗腐蚀性好等诸多优点，非常适合用于自适应结构的驱动。基于此，提出一种形状记忆合金驱动的静电吸附柔性抓手。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是解决现有抓手结构控制复杂、柔顺贴合能力差、运动冲击力大等问题，提供一种利用形状记忆合金进行驱动的静电吸附柔性抓手，从而提高机器人末端执行器作业的通用性和可靠性。

本发明的形状记忆合金驱动的静电吸附柔性抓手，包括手掌座、设置于所述手掌座的多个弹性手指和一一对应连接于所述弹性手指的SMA弹簧；各所述弹性手指在自由状态合拢；所述SMA弹簧通电后可向外拉动各个与其连接的弹性手指，使所述弹性手指张开；

进一步，所述弹性手指包括采用硅胶固化成型的手指体和内嵌于所述手指体内的弹性筋条；

进一步，所述弹性手指还包括设置于所述手指体内侧抓取面上的蠕虫-梳状电极；

进一步，所述手指体内形成有多个可削减其弯曲刚度并增加手指贴合柔性的结构槽；

进一步，所述SMA弹簧连接于弹性手指底端与手掌座之间，且该SMA弹簧可布置于所述手指体外或内嵌于所述手指体内；

进一步，所述手掌座包括底板和设置于所述底板上的控制箱；所述控制箱内设有用于向所述SMA弹簧输出脉冲电压的脉冲电压发生器、用于向所述蠕虫-梳状电极输出设定电压的升压模块，以及为所述脉冲电压发生器和升压模块供电的电源；

进一步，所述蠕虫-梳状电极通过丝网漏印工艺制作，其包括硅胶膜基层、石墨电极和硅胶绝缘层；

进一步，所述手掌座为三叉星结构，三个所述弹性手指分别设置于手掌座的三个端部；