[发明专利]实现包覆抓取小颗粒物体的气动软体机器人系统及方法

说明书

本发明提供一种实现包覆抓取小颗粒物体的气动软体机器人系统及方法，包括第一结构(111)和第二结构(112)；所述第一结构(111)和所述第二结构(112)均有两个，组成一个包围结构；第一结构(111)的外轮廓为等腰倒三角形，且外表面设置有凸起的第一空腔气囊(1)、第二空腔气囊(2)、第三空腔气囊(4)、充气孔(5)以及尖嘴气囊(3)；所述第二结构(112)为等腰梯形，且外表面设置有凸起的第四空腔气囊(10)、充气孔(11)、第五空腔气囊(7)、第六空腔气囊(8)以及尖嘴气囊(9)；设计新颖的包覆抓取的气动软体机器人，可以完美地包覆抓取小颗粒物体，提高抓取效率。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种实现包覆抓取小颗粒物体的气动软体机器人系统及方法。

背景技术

软体机器人目前已成为机器人领域研究的热点。相较于传统的刚性机器人，软体机器人采用硅橡胶等柔性材料制成，具有柔软、自由度大、易变形等优点，使其得以适应不同形状的对象，不会损坏柔软易碎的对象，且软体机器人驱动方式安全、环保，往往采用气压驱动，通过对其设计合理的机械结构，充气后即可产生相应的机械形变。基于上述优点，软体机器人受到全世界科研机构和学者们的广泛关注。

然而目前气动软体机器人的应用对象比较单一。在抓取类机器人中，以往的研究大多针对具有一定体积和重量的的柔软易碎物品进行抓取；而对小颗粒物体的抓取研究却很少有人涉及。例如：这就造成了在抓取一堆瓜子、一堆玉米粒时，软体机器人的抓取效率低下、抓取稳定性低的问题。经文献检索发现，申请号为201711261042.0的中国发明专利申请公开了一种指间带弹性蹼结构的软体机械手，该装置通过4根软体手指与固定手掌连接，相邻软体手指之间均由弹性噗连接。尽管该发明的目的在于克服软体机械手存在易滑落、不稳定的缺陷，但是上述装置的机械结构无法很好地满足抓取小颗粒物体的目标，仍存在一些不足。

图6中的a和b是该装置的俯视图和仰视图，通过b可以明显看出，当上述装置的软体手指发生弯曲时，带动弹性噗发生弧形变化，但其底部弯曲后无法封闭，仍然具有很大的缺口，这对抓取小物品，例如一堆瓜子，一堆玉米粒时必然造成泄漏，影响抓取效率与抓取稳定性。

上述装置的弹性噗结构，额外造成的缺点有：①四根手指与弹性噗结构相连，无法单独拆卸某根软体手指使用，不具有可扩展性。②弹性噗结构的弹性特性，使得上述装置在使用时，必须同时弯曲四根手指，否则弹性噗结构会对相邻手指产生弹性牵制影响(解释一下：如果只弯曲一根手指，带动相邻弹性噗结构向内弯曲伸长，那么这根手指的相邻的手指就会受到弹性噗结构的牵拉力，所以上述装置使用时需要四个手指一起弯，对对称性要求高)。

为了更大量抓取小颗粒等物体，针对本发明，额外设计全新的控制电路，其具有负压功能，可以使软体机器人小幅度反向弯曲，增加软体机器人包覆抓取前的张口范围，增加抓取小颗粒的数量、提高抓取效率。

发明内容

有鉴于此，本发明目的是提供一种实现包覆抓取小颗粒物体的气动软体机器人系统及方法。

一种实现包覆抓取小颗粒物体的气动软体机器人系统，包括第一结构(111)和第二结构(112)；所述第一结构(111)和所述第二结构(112)均有两个，组成一个包围结构；

所述第一结构(111)的外轮廓为等腰倒三角形，且外表面设置有凸起的第一空腔气囊(1)、第二空腔气囊(2)、第三空腔气囊(4)以及尖嘴气囊(3)，且第一结构(111)的底边中心位置处设置有充气孔(5)，用于为所述第一结构(111)充气；所述第一结构(111)的两个底角均为切角；

第一空腔气囊(1)有两个，分别对称设置于第一结构(111)的两个切角，并分别与等腰倒三角形的对应腰平行；充气孔(5)设置于第一结构(111)的底边中心位置；第三空腔气囊(4)设置于等腰倒三角形中轴线两侧，且垂直于底边；第二空腔气囊(2)分布于第三空腔气囊(4)的下端，且与第三空腔气囊(4)垂直；所述第二空腔气囊(2)和尖嘴气囊(3)呈阶梯形状，越靠近顶角空腔越小；