一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置

技术领域

本发明涉及机器人技术领域 ，特别涉及一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置。

背景技术

机器人技术的高速发展促进机器人在工业和服务领域的广泛应用，其中工件和物料抓取是机器人应用中的典型场景，为保障工件和物料的无损准确抓取，同时能够适应各种形状的物料和工件，能够感知抓取力的大小，这是一个难题。现在一般是设置大量的传感器再通过计算机对各种数据进行计算，以保证抓取过程中物料的安全，但是由于计算量太大，导致并不实用，而其它的抓手则是只能抓取一些硬度较高的列如金属类器件，无法适用于各种形状的物料和工件。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置，旨在解决现有机械抓手无法直接抓取任意形状的物料的问题。

为实现上述目的，本发明提出的技术方案是：

一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置，包括控制器、驱动机构和至少两柔性自传感关节，所述驱动机构分别连接各所述柔性自传感关节，各所述柔性自传感关节背离所述驱动机构的一侧设置夹爪，各所述柔性自传感关节和所述夹爪之间通过连接臂连接，所述驱动机构用于驱动各所述柔性自传感关节移动，以使各所述夹爪配合夹持抓取物料；所述柔性自传感关节包括传感器，所述控制器分别电连接所述传感器和所述驱动机构，所述传感器用于检测所述夹爪抓取物料时所述连接臂拧动所述柔性自传感关节生产的扭矩数据并发送至所述控制器；所述控制器用于根据所述扭矩数据控制所述驱动机构驱动所述柔性自传感关节的移动距离。

优选的，所述柔性自传感关节包括相互连接的连接座和环体，所述环体内分别设置连接块和若干弹性结构，各所述弹性结构以所述连接块为中心沿所述环体的内缘依次间隔设置，所述连接块、各所述弹性结构和所述环体依次连接；各所述弹性结构分别设置所述传感器，所述传感器用于检测所述连接块转动拉扯所述弹性结构产生的扭矩数据并发送至所述控制器。

优选的，所述环体通过所述连接座连接所述驱动机构，所述环体位于所述连接座背离所述驱动机构的一侧。

优选的，所述连接臂和所述夹爪之间设置仿生关节，所述仿生关节用于缓冲各所述夹爪配合夹持抓取物料时的刚度。

优选的，所述仿生关节包括弹性连接片和两弹性件，所述弹性连接片的两端分别连接所述夹爪和所述连接臂，两所述弹性件分别设置于所述弹性连接片的一侧，其中一所述弹性件连接所述连接臂，另一所述弹性件连接所述夹爪，两所述弹性件相互弹性抵接，所述夹爪用于夹取物料，以使两所述弹性件挤压和所述弹性连接片弯曲分别缓冲所述夹爪夹取物料时的刚度。

优选的，所述仿生关节和所述夹爪之间设置弯曲爪臂，所述弯曲爪臂的其中一端连接所述夹爪，所述弯曲爪臂的另一端分别连接所述弹性连接片远离所述连接臂的一端和远离所述连接臂的所述弹性件。

优选的，所述夹爪包括相互连接的爪座和两弹性爪部，两弹性爪部对称设置于所述爪座的一侧，各所述弹性爪部包括夹取片和外侧片，两所述弹性爪部的所述夹取片正对设置；所述夹取片和所述外侧片之间设置若干弹性筋；各所述弹性爪部用于通过两所述夹取片夹持物料的外表面，将各所述弹性筋弯折，以使各所述夹取片贴合所述物料的外壁面。

优选的，所述弹性筋的两端分别设置连接筋，所述连接筋的直径小于所述弹性筋的直径。

优选的，所述夹取片的其中一端和所述外侧片的其中一端连接，所述夹取片的另一端连接所述爪座，所述外侧片的另一端连接所述爪座。

优选的，各所述弹性筋沿所述爪座向所述夹取片和所述外侧片的连接处平行且间隔设置。

与现有技术相比，本发明至少具备以下有益效果：

各夹爪夹持抓取物料时推动连接臂，以使连接臂拧动柔性自传感关节，再通过传感器检测拧动时的扭矩数据发送至控制器，以使控制器根据扭矩数据控制夹爪的移动距离，从而使得各夹爪配合可以夹持抓取任意形状的物料。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置一实施例的结构示意图；

图2为图1正视的结构示意图；

图3为柔性自传感关节的结构示意图；

图4为图3的后视的结构示意图；

图5为夹爪的结构示意图。

附图标号说明：

1-驱动机构；11-丝杆；12-安装板；13-步进电机；

2-柔性自传感关节；21-连接座；22-环体；23-连接块；24-弹性结构；

3-夹爪；31-爪座；32-弹性爪部；33-夹取片；34-外侧片；35-弹性筋；36-连接筋；

4-仿生关节；41-弹性连接片；42-弹性件；

5-连接臂；51-弯曲爪臂；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置。

如图1至图5所示的一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置，包括控制器（图中未示出）、驱动机构1和至少两柔性自传感关节2，驱动机构1分别连接各柔性自传感关节2，各柔性自传感关节2背离驱动机构1的一侧设置夹爪3，各柔性自传感关节2和夹爪3之间通过连接臂5连接，所驱动机构1用于驱动各柔性自传感关节2移动，以使各夹爪3配合夹持抓取物料；柔性自传感关节2包括传感器（图中未示出），控制器分别电连接传感器和驱动机构1，传感器用于检测夹爪3抓取物料时连接臂5拧动柔性自传感关节2生产的扭矩数据并发送至控制器；控制器用于根据扭矩数据控制驱动机构1驱动柔性自传感关节2的移动距离。

各夹爪3夹持抓取物料时推动连接臂5，以使连接臂5拧动柔性自传感关节2，再通过传感器检测拧动时的扭矩数据发送至控制器，以使控制器根据扭矩数据控制夹爪3的移动距离，从而使得各夹爪3配合可以夹持抓取任意形状的物料。

具体的，一种甲壳类仿生自传感柔顺抓取装置包括两柔性自传感关节2，驱动机构1包括丝杆11、安装板12和步进电机13，丝杆11和步进电机13分别设置于安装板12的同一侧，步进电机13驱动连接丝杆11，两柔性自传感关节2分别连接丝杆11，其中一柔性自传感关节2靠近丝杆11的一端设置，另一柔性自传感关节2靠近丝杆11的一端设置，步进电机13电连接控制器，控制器用于控制步进电机13，以使两柔性自传感关节2携带夹爪3靠近或远离。

参见图2、图4和图5，柔性自传感关节2包括相互连接的连接座21和环体22，环体22内分别设置连接块23和若干弹性结构24，各弹性结构24以连接块23为中心沿环体22的内缘依次间隔设置，连接块23、各弹性结构24和环体22依次连接；各弹性结构24分别设置传感器，传感器用于检测连接块23转动拉扯弹性结构24产生的扭矩数据并发送至控制器。

具体的，传感器为反应片，有效的降低了使用成本。

具体的，各弹性结构24分别呈由连接块23向环体22内缘散发的放射性折叠结构，该结构保证了连接臂5拧动连接块23的顺畅，以及反应片检测数据的准确性，

具体的，环体22内设置三个弹性结构24.

具体的，连接块23为圆状。

环体22通过连接座21连接驱动机构1，环体22位于连接座21背离驱动机构1的一侧。

连接臂5和夹爪3之间设置仿生关节4，仿生关节4用于缓冲夹各夹爪3配合夹持抓取物料时的刚度。

参见图1和图2，仿生关节4包括弹性连接片41和两弹性件42，弹性连接片41的两端分别连接夹爪3和连接臂5，两弹性件42分别设置于弹性连接片41的一侧，其中一弹性件42连接连接臂5，另一弹性件42连接夹爪3，两弹性件42相互弹性抵接，夹爪3用于夹取物料，以使两弹性件42挤压和弹性连接片41弯曲分别缓冲夹爪3夹取物料时的刚度。仿生关节4参考甲壳类动物的鳌钳关节结构，建立仿生反向共轭面的仿生关节4，能够自适应改变关节刚度从而改变抓取刚度，为抓取装置提供柔韧的关节。

具体的，弹性连接片41靠近两柔性自传感关节2之间的位置设置，且弹性连接片41向两柔性自传感关节2之间的位置拱起。

具体的，弹性件42为弯折曲度类似于半圆状的弹片，其将传统的关节滑动摩擦改变为共轭面的滚动摩擦形式，保证的运动传递精度，使关节两端具有拮抗力，能够适应外界力大小改变弯曲角度。

仿生关节4和夹爪3之间设置弯曲爪臂51，弯曲爪臂51的其中一端连接夹爪3，弯曲爪臂51的另一端分别连接弹性连接片41远离连接臂5的一端和远离连接臂5的弹性件42。

具体的，弯曲爪臂51的弯曲方向和弹性连接片41的弯曲方向相反，该设计使夹爪3可以保证大物体抓取。

参见图1和图3，夹爪3包括相互连接的爪座31和两弹性爪部32，两弹性爪部32对称设置于爪座31的一侧，各弹性爪部32包括夹取片33和外侧片34，两弹性爪部32的夹取片33正对设置；夹取片33和外侧片34之间设置若干弹性筋35；各弹性爪部32用于通过两夹取片33夹持物料的外表面，将各弹性筋35弯折，以使各夹取片33贴合物料的外壁面。夹爪3根据工件和物体的形状自适应变形，实现夹爪3与物件的完整贴合。

弹性筋35的两端分别设置连接筋36，连接筋36的直径小于弹性筋35的直径。两弹性爪部32抓取物料时弹性筋35起到支撑夹取片33的做用，而连接筋36起到调整夹取片33弧度的做用。

夹取片33的其中一端和外侧片34的其中一端连接，夹取片33的另一端连接爪座31，外侧片34的另一端连接爪座31。弹性爪部32呈三角状两弹性爪部32参考鳍形采用仿蟹钳“V”形结构，仿照鱼鳍的形状，能够在外力的作用下通过变形有效适应工件的形状。

各弹性筋35沿爪座31向夹取片33和外侧片34的连接处平行且间隔设置。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。