[发明专利]一种机器人柔性手爪、装置及控制方法

说明书

本发明涉及一种机器人柔性手爪、装置及控制方法，涉及机器人手爪技术领域。该机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；内侧表面的内表面和外侧表面的内表面贴有柔性电极片；腔体用于盛放巨电流变液；内侧表面为柔性表面。机器人柔性手爪在抓取物体时，外侧表面基本无形变，充入在腔体内的巨电流变液液体会使内侧表面的若干皱褶与被抓取物体完全贴合，再通过柔性电极片控制腔体电场使巨电流变液材料由液体变为固态，从而对被抓取物体施加约束力与摩擦力，进而抓起物体。本发明能够抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取物体，适用范围广。

技术领域

本发明涉及机器人手爪技术领域，特别是涉及一种机器人柔性手爪、装置及控制方法。

背景技术

巨电流变液有如下特性：(1)在液体和固体之间快速转换，即在静态或低剪切速率下表观粘度可发生很大变化，具有固体属性的抗剪切能力；(2)这种液固之间的转换是可逆的；(3)这种转换是可控的，只需对电场信号予以控制；(4)这种表观粘度的改变是随着电场强度的变化而连续变化的；(5)这种变化可以在毫秒之内完成，响应速度极高；(6)控制这种相变的能量极低。这些优异的性能使其成为一种重要的人工智能材料和高效机电一体化中非常有潜力的智能材料。

目前工业上采用最多的机器人手爪为刚性手爪，但是刚性手爪存在较大的局限性，只能抓握少数规则形状物体，而且成本高、控制难度大、对环境要求苛刻，并且较大的刚度使其具有较高的危险性，不利于与人的交互。除了安全的交互性，柔性手爪较为灵活，有很强的适用性，能抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取的物体。因此，急需一种机器人柔性手爪。

发明内容

本发明的目的是提供一种机器人柔性手爪、装置及控制方法，能抓取各种不同形状的物体，且能较好地保护被抓取物体，适用范围广。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种机器人柔性手爪，所述机器人柔性手爪为空心半椭球形结构；所述空心半椭球形结构的内侧表面和外侧表面形成一个腔体；所述内侧表面的内表面和所述外侧表面的内表面贴有柔性电极片；其中，所述腔体用于盛放巨电流变液材料；所述内侧表面为柔性表面。

可选的，所述内侧表面的外表面均匀布置着若干凸起点。

可选的，所述内侧表面采用软质橡胶绝缘材料制成；所述外侧表面采用不可伸缩的绝缘材料制成。

可选的，所述柔性电极片包括柔性高压电极片和柔性低压电极片；所述柔性高压电极片贴在所述外侧表面的内表面，所述柔性低压电极片贴在所述内侧表面的内表面。

一种机器人柔性手爪装置，所述机器人柔性手爪装置包括巨电流变液储液箱、液压泵、电压控制器、巨电流变液控制阀以及机器人柔性手爪；

所述巨电流变液储液箱存储有巨电流变液液体；所述巨电流变液储液箱通过导管与所述机器人柔性手爪的腔体连通；所述电压控制器分别与所述液压泵、所述巨电流变液控制阀和所述机器人柔性手爪上的柔性电极片电连接；

所述巨电流变液控制阀套设在所述导管上并与所述导管连通；

所述液压泵安装在所述巨电流变液储液箱上；所述液压泵用于驱使所述巨电流变液储液箱内的巨电流变液液体通过导管流入所述机器人柔性手爪的腔体中；所述液压泵还用于将所述巨电流变液储液箱变为负压，以使所述机器人柔性手爪的腔体内的巨电流变液液体通过所述导管回流至所述巨电流变液储液箱中。

可选的，所述巨电流变液控制阀为同心圆套筒结构；所述巨电流变液控制阀的内套筒为中心高电极，所述巨电流变液控制阀的外套筒为接地电极，且所述内套筒和所述外套筒之间存在间隙；所述巨电流变液控制阀还开设有进液口和出液口，所述进液口和出液口之间通过所述间隙连通。