一种柔性的末端执行器的制作方法

1.本技术涉及货物分拣技术领域，尤其涉及一种柔性的末端执行器。


背景技术：

2.在现代物流领域中，自动化的应用程度越来越高。其中，应用最多的是对物品的拾取、搬运技术，而真空吸具在其中占比甚重。
3.真空吸具是工业自动化和机器人应用中经常使用的末端执行器，其具有适用范围广，吸力可控等优点，但在高速运动及真空吸具从物品的侧面吸附物时容易脱落，稳定性低，还无法对物品实现翻面。
4.目前工业大量采用的末端执行器，多为吸盘或者平行夹爪这类单一动能的夹爪。夹爪上的柔性手指只采用柔性材料，通过气动、连杆、拉线等方式实现驱动的新型手指，通过材料及结构柔性及欠驱动的方式实现了较好的物体形状适应性。但是在柔性手指方案中，受限于柔性手指能够提供的夹持力以及灵活性，使得当前的柔性手指多用于体积小、重量较轻、形状规整的物体的夹持。


技术实现要素：

5.为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种柔性的末端执行器，旨在提供一种具有夹持力强而且灵活性高，可以夹持重量大、体积大、形状不规则等类型的物体的柔性手指的末端执行器。
6.本技术提供一种柔性的末端执行器，其包括：末端执行器包括安装座组件以及柔性手指，所述柔性手指的一端固定于所述安装座组件的侧边；
7.所述柔性手指包括保护层以及多个抓取机构，所述抓取机构设有第一抓持部以及第二抓持部，所述第一抓持部与所述第二抓持部相互连接，所述第一抓持部的最大长度大于所述第二抓持部的最大长度；所述柔性手指还包括底座，所述底座的一侧用于与气动装置连接，底座相对的另一侧与所述抓取机构连接；所述保护层套设于所述抓取机构以及所述底座的外部，使得所述保护层与所述抓取机构以及底座之间形成一密封的空气腔；当所述气动装置向密封的空气腔充气时，所述柔性手指向外张开，使得相邻的两个所述抓取机构之间的间隙逐渐增大；当所述气动装置将密封的空气腔中气体向外排出时，所述柔性手指向内夹紧，使得相邻的两个所述抓取机构之间的间隙逐渐减小。
8.优选地，相邻的两个所述抓取机构之间通过所述第一抓持部直接连接。
9.优选地，当所述柔性手指向外张开，使得相邻的两个所述抓取机构之间的间隙逐渐增大，从而使得相邻的两个所述第一抓持部位于同一水平方向时，相邻的两个所述抓取机构之间的间隙为倒三角形。
10.优选地，所述柔性手指还包括一连接部，所述连接部的相对两侧分别与两个相邻的第一抓持部连接。
11.优选地，所述连接部采用玻璃纤维。
12.优选地，所述连接部设有转轴以及多个连接片，所述连接片设置在所述转轴两侧。
13.优选地，所述抓取机构还包括固定板，所述第一抓持部设于一固定板上，所述固定板设有固定孔以及固定轴，所述连接片通过所述固定轴插入所述固定孔中，使得所述固定板与所述连接部固定连接。
14.优选地，所述保护层采用ldpe塑料袋。
15.优选地，所述保护层为多层设置，用于加强所述保护层的耐磨性。
16.优选地，所述保护层采用tpu涂层尼龙织物制作而成。
17.优选地，所述抓取机构表面设置多个气孔，用于当所述气动装置的气体流动到所述抓取机构时，所述气体通过所述气孔流动到所述空气腔中，使得气体快速的流出所述抓取机构。
18.优选地，所述第一抓持部呈梯形，所述第二抓持部呈三角形，所述第二抓持部位于所述第一抓持部的短边上。
19.本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：该柔性的末端执行器通过采用安装座组件将吸盘与柔性手指结合，使得柔性手指可配合吸盘稳固抓取物品以及翻转物品，提高了末端执行器在加速或变速搬运物品的过程中的稳定性，使得物品不易脱落，且增加了调整物品姿态的能力，使得该末端执行器抓取效率和搬运成本率得到极大的提高。该柔性的末端执行器采用连接部的方式把多个抓取机构连接起来，制作出长度比较长的末端执行器，使得末端执行器可以抓取重量很重的货物，解决了目前的柔性手指制作工艺使得柔性手指规格太小而抓不取重量比较重的货物。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.通过结合附图对本技术示例性实施方式进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本技术示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
22.图1是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的部分结构示意图；
23.图2是图1的另一视角的结构示意图；
24.图3是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的柔性手指张开的结构示意图；
25.图4是图3的柔性手指夹紧的结构示意图；
26.图5是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构的结构示意图；
27.图6是本技术另一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构的结构示意图；
28.图7是本技术另一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构的结构示意图；
29.图8是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构与连接部的结构示意图；
30.图9是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构抓取大件物品的
场景结构示意图；
31.图10是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构抓取小件物品的场景结构示意图；
32.图11是图10的另一视角的结构示意图；
33.图12是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的安装座组件与吸盘的结构示意图；
34.图13是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的柔性手指张开的另一结构示意图。
具体实施方式
35.下面将参照附图更详细地描述本技术的优选实施方式。虽然附图中显示了本技术的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本技术而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本技术更加透彻和完整，并且能够将本技术的范围完整地传达给本领域的技术人员。
36.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
37.应当理解，尽管在本技术可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.本技术实施例提供一种柔性的末端执行器，旨在提供一种具有夹持力强而且灵活性高，可以夹持重量大、体积大、形状不规则等类型的物体的柔性手指3的末端执行器。
39.以下结合附图详细描述本技术实施例的技术方案。
40.图1是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的部分结构示意图；图2是图1的另一视角的结构示意图；图12是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的安装座组件与吸盘的结构示意图。
41.参见图1、图2、图12，一种柔性的末端执行器，包括：末端执行器设有安装座组件1、吸盘2以及柔性手指3。其中，吸盘2安装在安装座组件1上，用于吸附物品。安装座组件1的至少相对两侧连接有柔性手指3，在吸盘2吸附物品时，柔性手指3以适应的姿态配合吸盘2稳固或翻转物品。
42.参见图1、图2、图12、图13，在其中一个实施例中，所述柔性的末端执行器包括：末端执行器设有安装座组件1以及柔性手指3，所述柔性手指3的一端固定于所述安装座组件1的侧边，在这个实施例中，所述柔性的末端执行器不需要吸盘。当末端执行器抓取货物时，只需要柔性手指3抓取货物。
43.继续参见图1、图2、图12、图13，在其中一个实施例中，所述柔性手指3包括保护层
32以及多个抓取机构33；所述柔性手指3还包括底座31，所述底座31的一侧用于与气动装置4连接，底座31相对的另一侧与所述抓取机构33连接；所述保护层32套设于所述抓取机构33以及所述底座31的外部，使得所述保护层32与所述抓取机构33以及底座31之间形成一密封的空气腔322；当所述气动装置4向密封的空气腔322充气时，所述柔性手指3向外张开，使得相邻的两个所述抓取机构33之间的间隙逐渐增大；当所述气动装置4将密封的空气腔322中气体向外排出时，所述柔性手指3向内夹紧，使得相邻的两个所述抓取机构33之间的间隙逐渐减小。
44.继续参见图1、图2、图12，柔性手指3连接于安装座组件1上，且位于吸盘2的周侧。例如安装座组件1整体呈矩形状，吸盘2连接于安装座组件1的一侧面上，柔性手指3连接于安装座组件1上与该侧面相邻的周侧面上。例如其中相对的两周侧面上连接有柔性手指3，或者四周侧面上均连接有柔性手指3。或者安装座组件1整体呈圆柱状，其圆平面上连接有吸盘2，其圆柱面上连接有柔性手指3，例如相对设置有两个。或者一侧设置一个柔性手指3，另一侧设置多个柔性手指3，使得多个柔性手指3能够相互配合在吸盘2吸附物品时稳固物品，或与吸盘2配合翻转物品。或者，安装座组件1的两对侧均设置有多个柔性手指3。
45.继续参见图1、图2、图12，吸盘2的数量至少为一个。例如，吸盘2的数量为一个。或者，安装座组件1上连接有三个吸盘2，三个吸盘2配合吸附物品。多个吸盘2同时工作能够对物品产生更大的吸附力，吸盘2的数量应根据实际使用状况确定，本技术对此不作限制。多个吸盘2，可以同时工作或者关停，进而根据该末端执行器的使用场合，合理设计吸盘2的数量。或者每个吸盘2可被单独控制开启或关停，进而可制成标准规格的末端执行器，其可根据物品的规格，开启适宜数量的吸盘2工作。另一些实施例中，在吸取小件物品时，吸盘2可以直接关停，直接使用柔性手指3夹紧物品，对物品进行搬运。
46.继续参见图1、图2、图12，该末端执行器通过采用安装座组件1将吸盘2与柔性手指3结合，使得柔性手指3可配合吸盘2稳固抓取物品以及翻转物品。提高了末端执行器在加速或变速搬运物品的过程中的稳定性，使得物品不易脱落，且增加了调整物品姿态的能力，能够快速在多个物品中抓取其中一个物品，使得该末端执行器抓取效率和搬运成功率得到极大地提高。
47.图3是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的柔性手指3张开的结构示意图；图4是图3的柔性手指3夹紧的结构示意图。
48.参见图3、图4，柔性手指3包括保护层32以及多个抓取机构33，相邻的抓取机构33之间相互连接。保护层32套设于多个抓取机构33的外部以保护抓取机构33，并且带动抓取机构33的张开与夹紧。需要抓取物品时，保护层32带动抓取机构33夹紧，产生形变，多个抓取机构33之间相互靠近，弯曲，将物品夹紧；需要放下物品时，保护层32带动抓取机构33张开，多个抓取机构33之间相互远离，伸直，将物品放下。
49.参见图3、图4，一些实施例中，保护层32可以采用ldpe塑料袋，韧性好，耐磨性高，同时密封性好，利于控制保护层32内的气压。同时，保护层32也可以为多层设置，加强保护层32的耐磨性，延长末端执行器的寿命。或者，保护层32采用tpu涂层尼龙织物制作而成。
50.参见图3、图4，柔性手指3连接气动装置4，气动装置4与保护层32连接，气动装置4控制保护层32的充气与放气以控制抓取机构33的张开与夹紧。柔性手指3还包括底座31，底座31一侧用于与气动装置4连接，底座31相对的另一侧与抓取机构33连接。
51.参见图3、图4，保护层32还包括固定部321，固定部321与底座31连接，使保护层32内部与底座31之间形成密封的空气腔322。
52.参见图1、图2、图3、图4，抓取机构33表面设置多个气孔338，用于当气动装置4的气体流动到抓取机构33时，气体通过所述气孔338流动到空气腔322中，使得气体快速的流出抓取机构33，充满空气腔322。
53.图5是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构33的结构示意图。
54.参见图5，抓取机构33设有第一抓持部331以及第二抓持部332，第一抓持部331与第二抓持部332相互连接。参见图1、图2、图5，一些实施例中，第一抓持部331的垂直剖面呈梯形形状，第二抓持部332的垂直剖面呈三角形形状。第二抓持部332设于第一抓持部331的短边上，第一抓持部331的最大长度大于第二抓持部332的最大长度，利于多个第一抓持部331与多个第二抓持部332之间相互夹紧紧贴时，便于形成弯曲的形状，将物品牢牢夹紧。所述第一抓持部331与第二抓持部332的用的材料不一样，所述第一抓持部331采用塑料板制作而成，第二抓持部332采用采用硅胶制成，使得末端执行器与包裹接触部分是柔软的。所述第一抓持部331硬度大于所述第二抓持部332的硬度。
55.参见图1、图2、图5，一些实施例中，相邻的两个所述抓取机构33之间通过第一抓持部331相互连接。柔性手指3设有至少两个抓取机构33，多个抓取机构33之间通过第一抓持部331相互连接，可以根据需要无限增加抓取机构33的数量，使得柔性手指3的长度不受限制，可以根据实际需要进行设置。
56.参见图1、图2、图5、图13，在其中一个实施例中，所述柔性手指3还包括一连接部335，所述连接部335的相对两侧分别与两个相邻的第一抓持部331连接。
57.参见图1、图2、图3、图4，一些实施例中，相邻的两个所述抓取机构33之间形成夹角34，所述夹角34为倒三角形。抓取机构33在夹紧的过程中，第一抓持部331向相邻的第一抓持部331夹紧，第二主持部向相邻的第二抓持部332夹紧，由于相邻的两个所述抓取机构33之间形成夹角34，所述夹角34为倒三角形，使得抓取机构33夹紧后形成弯曲的形状，牢牢地抓紧了物品。抓取机构33夹紧后，相邻的两个所述抓取机构33之间严密配合设置，夹角34变小。
58.继续参见图3、图4，该末端执行器在运动过程中：当气动装置4，向抓取机构33充气时，抓取机构33的第一抓持部331向外移动，第二抓持部332向第一抓持部331的方向移动，使得末端执行器向外张开；即是当所述柔性手指3向外张开，使得相邻的两个所述抓取机构33之间的间隙逐渐增大，从而使得相邻的两个所述第一抓持部331位于同一水平方向时，相邻的两个所述抓取机构33之间的间隙为倒三角形。由于有密封的空气腔322，即在恒温的密封、灵活的气体室中，压力乘以提及总是恒定的。当气动装置4不断向抓取机构33充气时，空气腔322的容积不断地增大，使得末端执行器向外张开，此时腔室内的压力就会增大。此时，空气腔322内的压力大于周围空气的压力。当气动装置4停止充气时，空气腔322内的压力小于周围空气的压力，即保护层32外的压力大于保护层32内压力。这意味着保护层32外的空气将施加一个力，试图将保护层32内的空气腔322收缩回其平衡体积，以此使得末端执行器向内弯曲，即第一抓持部331向第二抓持部332移动，相邻的抓取机构33相互靠近，使得末端执行器收缩时可以紧紧地抓住物品。
59.图6是本技术另一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构的结构示意图。
60.参见图6，第一抓持部331的垂直剖面呈梯形形状，第二抓持部332的垂直剖面也是呈梯形形状。
61.图7是本技术另一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构的结构示意图。
62.参见图7，抓取机构33上设有固定板333，第一抓持部331设于固定板333上，固定板333材料为塑料板，第一抓持部331以及第二抓持部332采用硅胶制成，使得末端执行器与物品接触部分是柔软的，在抓取的过程中保护物品。一些实施例中，第一抓持部331呈梯形，第二抓持部332呈三角形或是弧形或是其他形状，第二抓持部332位于第一抓持部331的短边上方。
63.图8是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构与连接部的结构示意图；
64.参见图8，相邻的两个所述第一抓持部331之间通过连接部335连接。一些实施例中，所述连接部335采用玻璃纤维，其拉伸强度高同时耐磨性好，利于弯曲。
65.继续参见图7、图8，另一些实施例中，抓取机构33上设有固定板333，第一抓持部331设于固定板333上，固定板333材料为塑料板，第一抓持部331以及第二抓持部332采用硅胶制成，使得末端执行器与物品接触部分是柔软的，在抓取的过程中保护物品。一些实施例中，第一抓持部331呈梯形，第二抓持部332呈三角形或是弧形或是其他形状，第二抓持部332位于第一抓持部331的上方。
66.继续参见图7、图8，相邻的抓取机构33通过连接部335连接，该连接部335为金属连接机构，设有转轴336以及多个连接片337，连接片337设置在转轴336两侧。固定板333设有固定孔以及固定轴334，连接片337通过固定轴334插入固定孔中，使得固定板333与连接部335固定连接，以此使得相邻的两个抓取机构33通过连接部335连接起来。
67.一些实施例中，连接片337位于固定板333的下侧，即固定孔(未图示)位于固定板333的底面。
68.一些实施例中，固定板333的侧面设有气孔338，用于当气动装置4的气体流动到抓取机构33时，气体通过气孔338流动到密封的空气腔322中，使得气体快速的流出抓取机构33。
69.为便于后续描述柔性手指3配合吸盘2稳固或翻转物品5的过程，先现将物品5定义如下：物品5具有顶面51、底面56、侧面52、侧面54，侧面52与侧面54为物品相对的两侧，物品5还具有连接侧面52、侧面54且彼此相对的侧面53和侧面55。侧面53和侧面55也可为同一侧面，例如圆柱面。以及安装位置不同的柔性手指33命名为柔性手指33a、柔性手指33b等。
70.在末端执行器搬运物品的场景中，吸盘2吸附侧面，柔性手指3位于吸盘2的周侧，柔性手指3位于物品的周侧并与物品接触，柔性手指3和柔性手指3再受控弯曲对物品施加作用力，以稳固物品在搬运过程中的姿态，便于末端执行器以更快的速度搬运物品。
71.图9是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构33抓取大件物品的场景结构示意图。
72.参见图9，在末端执行器搬运大件物品的场景中，该末端执行器的柔性手指3充气，
柔性手指3张开，在多个物品中选取其中一个物品进行抓取。选中物品之后，该末端执行器上的吸盘2吸住物品的顶面51，柔性手指3放气，抓取机构33相互靠近，产生形变，柔性手指3牢牢抓紧物品的侧面。该末端执行器设有柔性手指33a、柔性手指33b、柔性手指33c、柔性手指33d，该柔性手指3分别抓住物品的侧面55、侧面52、侧面53、侧面54，使物品5被牢牢地抓紧，不会因为重力或者侧向拉力而使物品发生旋转。物品5的顶面51可以被吸盘2吸住，同时也可以不需要吸盘2吸住顶面51，直接使用柔性手指3牢牢抓紧物品的侧面即可。
73.通过气动装置4对柔性手指3进行充气和放气，来实现柔性手指3的形变，从而实现对物品的放下与夹紧。
74.图10是本技术一实施例示出的一种柔性的末端执行器的抓取机构抓取小件物品的场景结构示意图；图11是图10的另一视角的结构示意图。
75.参见图10、图11，在末端执行器搬运小件物品的场景中，该末端执行器的柔性手指3充气，柔性手指3张开，在多个物品中选取其中一个物品进行抓取。选中物品之后，该末端执行器上的吸盘2吸住物品的顶面51，柔性手指3放气，抓取机构33相互靠近，产生形变，柔性手指3牢牢抓紧物品的底面，将物品包裹住。该末端执行器设有柔性手指33a、柔性手指33b、柔性手指33c、柔性手指33d，该柔性手指3均抓住物品的底面56，使物品5被牢牢地抓紧，不会因为重力或者侧向拉力而使物品发生旋转。物品5的顶面51可以被吸盘2吸住，同时也可以不需要吸盘2吸住顶面51，直接使用柔性手指3牢牢抓紧物品的侧面即可。
76.该柔性的末端执行器通过采用安装座组件1将吸盘2与柔性手指3结合，使得柔性手指3可配合吸盘2稳固抓取物品以及翻转物品，提高了末端执行器在加速或变速搬运物品的过程中的稳定性，使得物品不易脱落，且增加了调整物品姿态的能力，使得该末端执行器抓取效率和搬运成本率得到极大的提高。
77.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。