一种柔性手指的控制方法与流程

本发明涉及一种柔性手指的控制方法，同时还涉及使用该柔性手指的控制方法的柔性抓取装置。

背景技术：

在工业自动化领域，机械臂末端抓取动作主要由刚性机械手爪或真空吸盘完成。但刚性机械手爪，由于力度难以控制，很难对柔软、脆弱物体实现无损抓取。真空吸盘在搬运过程中难以适应表面粗糙、开孔的异形物体。这导致两者应用场景均存在局限性。针对上述的问题，申请人申请了一种新型柔性手指，专利号为201720979513.0，并且针对该新型的柔性手指扩展了一些柔性夹具，这种柔性夹具可以用来柔性的夹持物品，从而解决了目前刚性夹持的问题，但是目前的这种柔性夹具的柔性手指的控制系统一般包括气源、正压回路和负压回路、真空发生器和控制阀，其控制方法是通过气源和正压回路来驱动柔性手指内部产生正压而弯曲夹持物品，需要松开卸力时，利用真空发生器和负压回路使柔性手指内部产生负压反向弯曲松开。这种控制系统的控制方法相对复杂，需要正压和负压的来回切换，并且还需要真空发生器，真空发生器的价格也比较昂贵，一定程度上增加了用户的成本。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种柔性手指的控制方法，该控制方法利用开合机构的开合形成配合柔性手指的正压弯曲来实现物品的夹持和松开，摒弃了真空发生器和负压弯曲的动作，极大的简化了柔性手指的控制方式，也降低了成本。

为解决上述第一技术问题，本发明的技术方案是：一种柔性手指的控制方法，该方法提供气动执行元件和柔性手指；气动执行元件和柔性手指分别通过执行元件驱动气路和带调压元件的手指驱动气路与正压供气系统连通；

当需要提供夹持力时，正压供气系统分别给气动执行元件和柔性手指提供正压使气动执行元件动作配合柔性手指的弯曲构成组合夹持力；

当需要卸开夹持力时，气动执行元件复位且柔性手指泄压并依靠自身弹力复位。

优选的，气动执行元件为气动夹持机构，所述柔性手指安装在所述气动夹持机构的执行端上；

当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气动夹持机构驱动柔性手指移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；

当需要卸开夹持力时，气动夹持机构驱动柔性手指复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力。

优选的，所述气动夹持机构和柔性手指的控制方式为：正压供气系统的正压气源通过三通切换阀与气动夹持机构连通且分出一分支正压气流经调压元件减压后供给柔性手指；

当需要提供夹持力时，三通切换阀切换到夹持模式，正压气源供给气动夹持机构正压，气动夹持机构带动柔性手指动移动的同时，分支正压气经过调压元件减压后驱动柔性手指正压弯曲变形；

当需要卸开夹持力时，气动夹持机构带动柔性手指复位的同时，柔性手指依靠自身的变形复位泄压。

优选的，所述气动夹持机构驱动柔性手指移动的方式为直线移动或偏摆移动。

优选的，所述柔性手指的夹持力为由外而内的夹持力或者由内而外的夹持力。

优选的，所述气动执行元件为气缸，所述柔性手指安装在所述气缸的执行端上；

当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气缸驱动柔性手指移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；

当需要卸开夹持力时，气缸驱动柔性手指复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力。

优选的，所述气动执行元件为气缸，所述气缸的执行端设置有辅助夹持件，

当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气缸驱动辅助夹持件移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；

当需要卸开夹持力时，气缸驱动辅助夹持件复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力。

采用了上述技术方案后，本发明的效果是：该方法提供气动执行元件和柔性手指；气动执行元件和柔性手指分别通过执行元件驱动气路和带调压元件的手指驱动气路与正压供气系统连通；当需要提供夹持力时，正压供气系统分别给气动执行元件和柔性手指提供正压使气动执行元件动作配合柔性手指的弯曲构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气动执行元件复位且柔性手指泄压并依靠自身弹力复位。因此，该控制方法通过正压供气系统来同时驱动气动执行元件和柔性手指的弯曲，使柔性手指正压弯曲并与气动执行元件相互配合共同提供夹持力，而当需要卸开夹持力时，只需要气动执行元件复位且柔性手指泄压并依靠自身弹力复位，这样，柔性手指的控制就只需要正压供气系统的正压即可提供夹持力，而柔性手指与物品直接柔性接触，且柔性手指自身通入正压也会发生弯曲变形，这样柔性手指的抓取力就能更精准的控制手指变形，从而通过调节压力大小控制来精确的控制抓取力。

该柔性手指的控制方法彻底颠覆了目前的常规现有思维，跳出了目前柔性手指控制必须要进行正压和负压的切换才能提供夹持力来抓取物品的误区，使柔性手指只需要正压即可完成夹持或抓取，无需在提供负压弯曲变形，省略了真空发生器，降低了成本。

又由优选的，气动执行元件为气动夹持机构，所述柔性手指安装在所述气动夹持机构的执行端上；当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气动夹持机构驱动柔性手指移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气动夹持机构驱动柔性手指复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力，该柔性手指直接通过气动夹持机构驱动，这样柔性手指就被带动移动，移动的同时还正压变形，这样这种方式就可以提供夹持力，例如可以是一根柔性手指通过气动夹持机构驱动移动使柔性手指靠近物品，提供夹持力，也可以柔性手指为多根，通过气动夹持机构多根驱动柔性手指，这样多根柔性手指可以移动并且变形，从而提供夹持力，这样只需要使用现场有正压气源即可，使用更加方便，适应更广。

又由于所述气动夹持机构和柔性手指的控制方式为：正压供气系统的正压气源通过三通切换阀与气动夹持机构连通且分出一分支正压气流经调压元件减压后供给柔性手指；当需要提供夹持力时，三通切换阀切换到夹持模式，正压气源供给气动夹持机构正压，气动夹持机构带动柔性手指动移动的同时，分支正压气经过调压元件减压后驱动柔性手指正压弯曲变形；当需要卸开夹持力时，气动夹持机构带动柔性手指复位的同时，柔性手指依靠自身的变形复位泄压。该正压供气系统利用三通切换阀来进行切换控制气动夹持机构动作，同时利用调压元件进行减压，满足柔性手指的气压要求，整个气路更加简单，控制方式也简单，所使用的零件少，成本低，动作可靠。

又由于所述气动夹持机构驱动柔性手指移动的方式为直线移动或偏摆移动，因此，柔性手指可以直接移动配合柔性手指共同提供夹持力，也可以通过偏摆移动配合柔性手指共同提供夹持力，这样根据实际夹持力的情况进行选择柔性手指动移动方式，适应性更广。

又由于所述柔性手指的夹持力为由外而内的夹持力或者由内而外的夹持力，因此由外而内的夹持力可以适合压紧物品或者夹持物品的工作环境中，而由内而外的夹持力可以适合一些环状物品或者带孔物品的夹持。

又由于所述气动执行元件为气缸，所述柔性手指安装在所述气缸的执行端上；当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气缸驱动柔性手指移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气缸驱动柔性手指复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力。该方案中，直接利用气缸带动柔性手指的移动，气缸和柔性手指都由正压供气系统来驱动，这样适合一些特殊的场合提供夹持力。

又由于所述气动执行元件为气缸，所述气缸的执行端设置有辅助夹持件，当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指正压，气缸驱动辅助夹持件移动配合柔性手指的正压弯曲变形构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气缸驱动辅助夹持件复位，柔性手指泄压复位卸开夹持力。本方案中，气缸与柔性手指只是配合使用，并非需要柔性手指由气缸驱动，气缸上的辅助夹持件在需要夹持力时向柔性手指靠拢，从而就可以完成共同夹持，其夹持力的方向并非一定是处于同一直线，也可以互成一定角度，这样适应性更广，可以适合不同形状的物品的夹持。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的结构示意图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例2的另一种结构示意图；

图4是本发明实施例3的控制方法的结构示意图；

图5是本发明实施例4的控制方法对应装置的示意图；

附图中：1.三通切换阀；11.总进气口；12.第一驱动口；13.第二驱动口；2.减压阀；3.开合机构；31.导向板；32.导向滑槽；33.手指安装板；34.驱动连接板；4.柔性手指；5.气缸；51.合拢驱动口；52.张开驱动口；6.合拢驱动气路；7.张开驱动气路；8.手指驱动气路；9.辅助夹持件；10.工作平台。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

一种柔性手指的控制方法，该方法提供气动执行元件和柔性手指4；气动执行元件和柔性手指4分别通过执行元件驱动气路和带调压元件的手指驱动气路8与正压供气系统连通；

当需要提供夹持力时，正压供气系统分别给气动执行元件和柔性手指4提供正压使气动执行元件动作配合柔性手指4的弯曲构成组合夹持力；

当需要卸开夹持力时，气动执行元件复位且柔性手指4泄压并依靠自身弹力复位。

如上所示，上述的技术方案中利用正压供气系统来同时满足柔性手指4的变形和气动执行元件的驱动，使其两者配合共同提供夹持力。而基于上述的方法，可以扩展出多种方案。以下对各方案分实施例进行分析。

实施例1

本实施例中的气动执行元件为气动夹持机构，所述柔性手指4安装在所述气动夹持机构的执行端上；当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指4正压，气动夹持机构驱动柔性手指4移动配合柔性手指4的正压弯曲变形构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气动夹持机构驱动柔性手指4复位，柔性手指4泄压复位卸开夹持力。

而本实施例中的气动夹持机构采用的是一种直线平动式的气动开合机构3。如图1所示，直线平动开合机构3包括导向板31，该导向板31上设置有导向滑槽32，导向滑槽32内滑动安装有手指安装板33，柔性手指4固定在手指安装板33上；而气缸5则通过驱动连接板34与手指安装板33连接，从而可以驱动手指安装板33在导向滑槽32内滑动，进而实现平动。其中柔性手指4的数量可以是多个，从而从不同的方向提供夹持力，物品处于各柔性手指4的之间方便由外而内的夹持。

当然，还可以在上面的结构基础上做适当的变形，柔性手指4还可以是单个使用，例如导向板31为一个，单根柔性手指4以同样的方式安装在导向板31上的导向滑槽32内，这样单根柔性手指4也是气动夹持机构实现与工作台面的靠拢或张开，提供夹持力。

再如图1所示，所述气动夹持机构和柔性手指4的控制方式为：正压供气系统的正压气源通过三通切换阀1与气动夹持机构连通且分出一分支正压气流经调压元件减压后供给柔性手指4；

当需要提供夹持力时，三通切换阀1切换到夹持模式，正压气源供给气动夹持机构正压，气动夹持机构带动柔性手指4动移动的同时，分支正压气经过调压元件减压后驱动柔性手指4正压弯曲变形；

当需要卸开夹持力时，气动夹持机构带动柔性手指4复位的同时，柔性手指4依靠自身的变形复位泄压。

上述的控制方式通过以下的系统结构实现：其中所述正压供气系统包括正压气源、三通切换阀1，调压元件采用减压阀2，其中正压气源可以采用空压机实现，所述正压气源与三通切换阀1的总进气口11连通，三通切换阀1可以根据客户进行选择，例如可以选用三通切换电子阀实现电动，或者采用手动三通切换阀1手动切换，而三通切换阀1自带泄压口，方便气缸5和柔性手指4泄压。而执行元件驱动气路包括合拢驱动气路6和张开驱动气路7，而三通切换阀1的第一驱动口12和第二驱动口13分别通过合拢驱动气路6和张开驱动气路7与气缸5的合拢驱动口51和张开驱动口52连通；所述合拢驱动气路6上还连通有带减压阀2的手指驱动气路8，利用减压阀2可起到减压作用，从而适合柔性手指4的压力要求，压力大小可以调节，从而精确控制正压变形量，进而精确控制夹持力，该手指驱动气路8与柔性手指4的手指进气口连通。

当需要提供夹持力时，正压气源的正压气体通过合拢驱动气路6进入到气缸5内使气缸5的活塞杆合拢，另一部分正压立体进入到手指驱动气路8，经过减压阀2减压后驱动柔性手指4变形，从而实现了收拢的夹持，而该气缸5为双作用气缸5，因此，气缸5的活塞的另一侧的气体则从张开驱动口52流出并通过张开驱动气路7流至三通切换阀1泄压。

而气缸5复位的动作根据气缸5的类型确定，本实施例中的气缸5为双作用气缸5时，通过三通切换阀1切换气流方向，张开驱动口52进入正压气体，而合拢驱动口51流出气体，实现复位，同时手指驱动气路8压力下降，通过柔性手指4自身的弹性变形就可复位。

当然上述的气缸5也可以采用单作用气缸5，那么在后续的复位过程中，就无需利用正压驱动气缸5复位，而是通过单作用气缸5的自身的弹性复位结构复位。

而本实施例中，所述气动夹持机构驱动柔性手指4移动的方式为直线移动，且柔性手指4的夹持力为由外而内的夹持力。

实施例2

本实施例的结构和实施例1类似，只是所述气动执行元件为气缸5，所述柔性手指4安装在所述气缸5的执行端上；本实施例中柔性手指4是直接安装在气缸5的执行端，如图2所示，该气缸5为y型夹爪气缸5，利用y型夹住气缸5就可以带动柔性手指4的偏摆，从而完成柔性手指4的移动驱动。

当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指4正压，气缸5驱动柔性手指4移动配合柔性手指4的正压弯曲变形构成组合夹持力；当需要卸开夹持力时，气缸5驱动柔性手指4复位，柔性手指4泄压复位卸开夹持力。

而上述气缸5的控制气路与实施例1的气路相同，再此就不详细描述。

再如图3所示，图3中采用的气缸5是直线气缸5，利用直线气缸5也可以直接带动柔性手指4的移动；当然气缸5还可以是气缸5的偏摆气缸5，也可以在一些特殊的场合通过偏摆移动配合柔性手指4的正压变形提供夹持力。

实施例3

如图4所示，本实施例的结构和实施例1的结构基本相同，只是，柔性手指4的安装发生了改变，柔性手指4的底板朝向外侧，这样就可以内而外的提供夹持力。而在提供夹持力时，气缸5的动作是由内而外的伸开状态，从而共同提供由内而外的夹持力。对应的在复位时，柔性手指4和气缸5均反向复位即可。

实施例4

如图5所示，本实施例中所述气动执行元件为气缸5，所述气缸5的执行端设置有辅助夹持件9，该辅助夹持件9可以根据物品的形状和特性进行选择，例如可以选择塑料板作为辅助夹持；当需要提供夹持力时，正压供气系统提供柔性手指4正压，气缸5驱动辅助夹持件9移动配合柔性手指4的正压弯曲变形构成组合夹持力；这样，柔性手指4的位置可以不移动，而辅助夹持件9主动移动配合柔性手指4的正压弯曲实现组合夹持力，而这种方式可以应用在一些物品的定位夹紧场景中，物品放置在工作平台10上，辅助夹持件9和柔性手指4相互配合给物品提供夹持力；当需要卸开夹持力时，气缸5驱动辅助夹持件复位，柔性手指4泄压复位卸开夹持力。