[发明专利]一种基于人工肌肉驱动的软体抓取装置、方法

说明书

本发明提供了一种基于人工肌肉驱动的软体抓取装置以及软体抓取方法，软体抓取装置包括手臂、手掌和多根软体手指，其中手掌设置在手臂上，多根软体手指均匀分布或者相对设置在手掌上，软体手指包括端盖、手指本体、弯曲传感器、人工肌肉，手指本体通过端盖连接在手掌上，手指本体内设有沿其轴线方向并行的第一槽孔、第二槽孔、第三槽孔，人工肌肉设置于第一槽孔中并位于手指本体的抓取正面，弯曲传感器设置于第二槽孔中并位于手指本体的抓取背面，连接用的线材设置于第三槽孔中并位于手指本体的中部，第一槽孔、第二槽孔、第三槽孔之间相互连通。本发明具有结构紧凑、抓取能力强的优点。

技术领域

本发明属于柔性机器人技术领域，具体涉及一种基于人工肌肉驱动的软体抓取装置、软体抓取方法。

背景技术

近年来，随着智能制造浪潮的兴起，抓取型机器人在医疗护理、家政服务、宇宙空间探索、工业自动化生产等领域的应用得到了越来越广泛的关注，而在抓取机器人系统中，刚性抓取手因其结构刚度较大，人机交互或者物体抓取过程中的存在潜在风险，而软体抓取手具有高度柔顺性和对物体表面的适应性，可以实现更灵活的变形，即使发生碰撞也不存在危险，在很多场合有广泛的应用前景。

软体抓取手常见的驱动方式有气动和人工肌肉两种，气动驱动方式需要气泵等大体积器件，难以满足结构微小型化的要求；而传统的人工肌肉如形状记忆合金丝、压电制动器、介电弹性体驱动器等，大多价格昂贵、驱动条件苛刻，不是经济理想的驱动方式。

2014年国外学者提出了一种尼龙人工肌肉，这种人工肌肉只需要对价格低廉的尼龙线进行扭转就能制作，通过简单加热就能驱动人工肌肉长度变化，同时具备可观的输出力和能承受相当于人类同等质量的肌肉所能承受的一百倍重的负载，并且寿命较长。是柔性机器人理想的驱动方式，本发明为基于尼龙人工肌肉驱动的软体抓取手，该抓取手可以自行适应物体表面形状进行抓取作业，不存在损坏物体表面的风险，同时得益于尼龙人工肌肉的优点，该抓取手驱动方便，体积小且结构简单。

中国专利201710346369.1采用软体吸附式的方式，通过气压驱动手指弯曲，同时通过软体手臂上吸盘的吸附力实现对物体的抓取，这种结构方式对被抓物体表面质量要求较高，如果表面凹凸不平则抓取效果大打折扣。

中国专利201821781114.4公开了一种工业用软体抓取机器人，通过在球形结构中充气，使内部颗粒物挤压被抓物体实现抓取，这种方式只能对小物体实现抓取，对体积大于球形结构的物体则束手无策；

中国专利201720365517.X公开了一种气体驱动柔性高分子软体机械手，采用外部气泵向软体抓取手中的气腔充气，使手指弯曲实现抓取，该方式受限于气泵庞大的体积，无法实现整体结构小型化。

中国专利201920352563.5公开了一种热膨胀流体复合异形腔体驱动型机器人软体手，采用热膨胀流体复合异性腔体和形状记忆合金结合的方式对手指进行驱动实现抓取，该方式成本高，制作复杂。

现有常见的软体抓取手中，采用吸盘吸附型在特定应用场合可以有很好的效果，但对被抓物体的表面要求很高，如果表面凹凸不平则抓取效果大打折扣；采用球形结构，气腔充气对物体进行挤压抓取的方式则要求被抓物体的体积要小于球形手抓的体积。

现有的软体抓取手驱动方式大多采用气动形式，这种方法可以实现手指的较大变形，但由于要依靠外在气泵和复杂的电磁阀回路实现控制，整体结构复杂庞大，难以实现小型化轻量化；采用形状记忆合金丝等方式驱动能够提供较大的输出力，但成本较高，不适合大规模应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于人工肌肉驱动的软体抓取装置以及软体抓取方法，具有结构紧凑、抓取能力强的优点。