[发明专利]一种柔性机械爪及其机械臂

说明书

本发明公开了一种柔性机械爪及其机械臂，所述机械爪包括：手掌及与手掌销接的两个以上手指；每个所述手指均包括：内爪和外爪；所述内爪包括一体成型的基板和横梁；两个以上横梁位于基板的外侧面上，所述横梁的顶部及基板的B端均设有用于与外爪连接的销接接头；所述外爪为由两个以上连接片组成的弯曲设定弧度的弧面板；每个连接片分别销接在两个相邻的横梁之间或基板的B端与其相邻的横梁之间；该机械爪的内爪和外爪采用不同软硬度的柔性材料，结合内爪和外爪的机械结构设计，使得所述机械爪能够对目标物体进行良好的包裹，同时具有十分牢固的抓取特性。

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种柔性机械爪及其机械臂。

背景技术

机械爪，顾名思义是一种能够代替人手去执行一系列操作的器械，主要由手部和进行运动的机构组成。在一定程度上，它能够以固定的程序去抓取、搬运物件替代人繁重的劳动，并且还能在对人体有害的环境下利用以保护人身的安全，主要应用于机械制造、冶金、轻工业等工业部门。

现阶段的机械爪大多目标单一，一般只针对一两种作业任务。再次，机械爪的柔性化越高，在工作过程中对目标造成的损坏就越小。因此，传统刚性机械爪已经限制了自身应用场合，同时也使相对制造成本增加。传统的机械爪大多由金属材料制作而成，与被抓持物体之间一般是刚性接触，缺乏必要的柔顺性，人机交互是不安全的，在很大程度上限制了其通用性和灵活性。同时，传统机械臂大量的机械连接处需要使用润滑油，成为其无给油化发展方向的重要技术鸿沟。

随着现代社会的发展，3D打印技术和新型智能材料发展成熟，软体机械爪作为热门领域迅猛发展。在生产成本方面，如果采用通用性的机械爪就可以实现一手多用，将机械爪搭载到不同的平台可以实现不同种类的作业。并且因为其抓取可靠，控制简单，环境适应性好，自适应性强，能够实现可靠快速精确的抓取等特点，成为了理想的新型机械爪发展方向。另外也值得一提的是，由于柔性结构带来的无需大量单个零件打印组装、操作简单等优点，使之满足了欠驱动发展方向。欠驱动仿生机械爪的设计主要在于仿生与欠驱动两方面，在具备人类手掌的灵活性的同时减少驱动电机的数量.从而减轻机械爪的重量.使控制更加简单。

因此，设计一款多样性，通用性强，稳定性高，柔性化优的机械爪具有重大的意义。而近年来出现的柔性机械爪，在机械爪的弯曲度大小，与目标物体贴合度，机械爪运行稳定性及耐久度，最大负载能力和关节连接处的强度，以及欠驱动的发展方面均存在或多或少的不足之处。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种柔性机械爪及其机械臂，该机械爪的内爪和外爪采用不同软硬度的柔性材料，结合内爪和外爪的机械结构设计，使得所述机械爪能够对目标物体进行良好的包裹，同时具有十分牢固的抓取特性。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种柔性机械爪，包括：手掌及与手掌销接的两个以上手指；

所述手掌包括：第一板、第二板、驱动轴及驱动机构；

所述第一板和第二板平行布置；所述驱动轴顺序穿过第一板和第二板的中心，且驱动轴的一端与第一板固连，驱动轴的另一端与驱动机构连接；当驱动机构带动所述驱动轴沿其轴向运动时，进而带动第一板沿驱动轴轴向运动，使得第一板和第二板之间的距离发生变化；

每个所述手指均包括：内爪和外爪；

所述内爪包括一体成型的基板和横梁；所述基板为长方形的板状结构；令基板的两个相对侧面分别为外侧面和内侧面，在长度方向的两端分别为A端和B端；两个以上横梁位于基板的外侧面上，且两个以上横梁高度不同，并按高度依次递减的顺序从基板的A端到基板的B端间隔设定距离均匀排布；所述横梁的顶部及基板的B端均设有用于与外爪连接的销接接头；

所述外爪为由两个以上连接片组成的弯曲设定弧度的弧面板；每个所述连接片均为弯曲设定弧度的弧形板，两个以上连接片并列排布，并通过销轴连接为外爪；