下:
[0032](I)未充气阶段
[0033]准备夹持物体时，驱动气囊2和末端气囊13不充气，驱动气囊2 —直处于非充气的最大收缩状态，连杆12张开，连接点24与驱动气囊2中轴线的距离为Rl。被夹持物体27置于夹持装置触手单元包络范围中。
[0034](2)驱动气囊2充气阶段
[0035]第一气阀9接通，第一真空阀10关闭，驱动气囊2进气，驱动气囊2发生径向膨胀，连接点24与驱动气囊2中轴线的距离为R2，R2大于Rl，带动连杆12绕活页铰链21的转轴转动，3个触手单元均合拢，将物体包络在触手单元内。在这一过程中，通过控制驱动气囊2的供气压力和供气流量，可以控制触手单元的合拢角度和合拢速度。
[0036](3)末端气囊13充气阶段
[0037]第二气阀17接通，第二真空阀18关闭，末端气囊13进气，经由末端气囊13内部流道，压缩空气进入末端气囊13。末端气囊13由硬度不同的硅橡胶制成，外侧硅橡胶较软，内侧硅橡胶较硬，且外侧硅橡胶内加工有沟槽；充气时，沟槽内的气腔容积增大，末端气囊13发生膨胀，但末端气囊13外侧硅橡胶部分和内侧硅橡胶部分膨胀幅度不同，外侧较软的硅橡胶材料膨胀幅度较大，内侧较硬的硅橡胶材料膨胀幅度较小，使触手单元向内侧弯曲，贴合物体表面，夹紧物体。通过控制末端气囊13的供气压力，可以控制触手单元的弯曲幅度和贴合物体的角度，并可控制夹持力的大小。
[0038](4)夹持阶段
[0039]夹紧物体后，驱动气囊2和末端气囊13保持充气状态。此时仅需消耗少量压缩空气流量来补偿可能产生的泄露。
[0040](5)解除夹持阶段
[0041]夹持动作完成后，需要解除夹持状态时，均采用第一真空源25抽气，抽吸触手单元末端气囊13和驱动气囊2中空气，第二气阀17关闭，第二真空阀18接通，末端气囊13中的空气被抽出，末端气囊13内空气压力下降，触手单元松开；随后，第一气阀9关闭，第一真空阀10接通，驱动气囊2中的空气被抽出，驱动气囊2内空气压力下降，使软体驱动器径向收缩，带动连杆12和触手单元张开，卸除被夹持物，夹持操作结束。
[0042]实施例2
[0043]结合图1、图3—图6，本实施例中，软体驱动径向开合式气动夹持装置包括I个软体驱动单元和6个触手单元，6个触手单元对称分布在软体驱动单元上，软体驱动单元和触手单元分别采用第一气源8、第二气源16充气，第一真空源25、第二真空源26抽气，完成夹持动作过程。
[0044]支撑杆6与上端盖I和下端盖3同心，支撑杆6 —端与上端盖I螺纹连接并添加密封胶进行密封固定，另一端与下端盖3螺纹连接并添加密封胶进行密封固定。上端盖I顶部设有一圈凹槽，驱动气囊2 —端设置在上端盖I的凹槽中，通过上密封圈5进行密封，在上密封圈5顶部通过螺栓固定有上压紧件29，上压紧件29使得上密封圈5密封更加紧密。下端盖3底部设有一圈凹槽，驱动气囊2另一端设置在下端盖3的凹槽中，通过下密封圈7进行密封，在下密封圈7顶部通过螺栓固定有下压紧件30，下压紧件30使得下密封圈7密封更加紧密。6个下端盖连接件14通过螺栓均匀固定在下端盖3底部，驱动气囊2通过气管分别与第一气源8的第一气阀9以及第一真空源25的第一真空阀10连接；连杆12—端通过胶水固定在驱动气囊2上，其粘合位置为一个点，即连接点24。末端气囊13固定在连杆12另一端；连杆12设有末端气囊13的一端通过活页铰链21与下端盖连接件14连接，使得驱动气囊2径向膨胀时，带动6个触手单元的连杆12均绕活页铰链21的转轴转动，从而驱动6个触手单元合拢。连杆12底部设有通气孔19与末端气囊13相通，将充气软管20一端连接在连杆12底部，并做气密性处理，充气软管20另一端穿过支撑杆6中心，分别与第二气源16的第二气阀17以及第二真空源26的第二真空阀18连接。
[0045]驱动气囊2和末端气囊13分别由第一气源8和第二气源16充气，压缩空气由第一气源8经第一气阀9进入驱动气囊2，使其发生径向膨胀，驱动连杆12及末端气囊13合拢；压缩空气由第二气源16经第二气阀17进入末端气囊13，使末端气囊13变形，完成夹持操作。末端气囊13上安装有柔软可弯曲的薄膜式压力传感器28，检测夹持动作是否完成；若尚未完成夹持动作，驱动气囊2和末端气囊13继续充气，触手单元进一步合拢，末端气囊13进一步贴合被夹持物；若薄膜式压力传感器28检测到有效夹持信号，则保持此刻供气压力，保持驱动气囊2的形状和触手单元合拢姿态，保持末端气囊13的弯曲角度和贴合姿态，直至夹持动作完成。夹持动作完成后，需要解除夹持状态时，驱动气囊2和末端气囊13分别采用第一真空源25和第二真空源26抽气，打开第二真空阀18抽吸触手单元末端气囊13中空气，触手单元松开；随后，打开第一真空阀10抽吸软体驱动器驱动气囊2中空气，软体驱动器径向收缩，带动连杆12和触手单元张开，卸除被夹持物，夹持操作结束。
[0046]驱动气囊2采用丁腈橡胶，末端气囊13采用聚氨酯橡胶。
[0047]动作过程说明如下:
[0048](I)未充气阶段
[0049]准备夹持物体时，驱动气囊2和末端气囊13不充气，驱动气囊2 —直处于非充气的最大收缩状态，连杆12张开，连接点24与驱动气囊2中轴线的距离为Rl。被夹持物体27置于夹持装置触手单元包络范围中。
[0050](2)驱动气囊2充气阶段
[0051]第一气源8供气，第一气阀9接通，第一真空阀10关闭，驱动气囊2进气，驱动气囊2发生径向膨胀，连接点24与驱动气囊2中轴线的距离为R2，R2大于R1，带动连杆12绕活页铰链21的转轴转动，6个触手单元均合拢，将物体包络在触手单元内。在这一过程中，通过控制驱动气囊2的供气压力和供气流量，可以控制触手单元的合拢角度和合拢速度。
[0052](3)末端气囊13充气阶段
[0053]第二气源16供气，第二气阀17接通，第二真空阀18关闭，末端气囊13进气，经由末端气囊13内部流道，压缩空气进入末端气囊13。末端气囊13由硬度不同的聚氨酯橡胶制成，外侧聚氨酯橡胶较软，内侧聚氨酯橡胶较硬，且外侧聚氨酯橡胶内加工有沟槽；充气时，沟槽内的气腔容积增大，末端气囊13发生膨胀，但末端气囊13外侧聚氨酯橡胶部分和内侧聚氨酯橡胶部分膨胀幅度不同，外侧较软的聚氨酯橡胶材料膨胀幅度较大，内侧较硬的聚氨酯橡胶材料膨胀幅度较小，使触手单元向内侧弯曲，贴合物体表面，夹紧物体。通过控制末端气囊13的供气压力，可以控制触手单元的弯曲幅度和贴合物体的角度，并可控制夹持力的大小。
[0054](4)夹持阶段
[0055]夹紧物体后，驱动气囊2和末端气囊13保持充气状态。此时仅需消耗少量压缩空气流量来补偿可能产生的泄露。
[0056](5)解除夹持阶段
[0057]夹持动作完成后，需要解除夹持状态时，分别采用第一真空源25和第二真空源26，抽吸触手单元末端气囊13和驱动气囊2中空气。第二真空源26工作，第二气阀17关闭，第二真空阀18接通，末端气囊13中的空气被抽出，末端气囊13内空气压力下降，触手单元松开；随后，第一真空源25工作，第一气阀9关闭，第一真空阀10接通，驱动气囊2中的空气被抽出，驱动气囊2内空气压力下降，使软体驱动器径向收缩，带动连杆和触手单元张开，卸除被夹持物，夹持操作结束。
【主权项】
1.一种软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:包括软体驱动单元和N个触手单元，N多3，N个触手单元对称分布在软体驱动单元上；软体驱动单元包括上端盖(I)、驱动气囊(2)、下端盖(3)、上密封圈(5)、下密封圈(7)、支撑杆(6)、下端盖连接件(14);支撑杆(6)为中空杆件，支撑杆(6)与上端盖(I)和下端盖(3)同心，支撑杆(6) —端与上端盖(I)固定连接，另一端与下端盖(3)固定连接，上端盖(I)、下端盖(3)和支撑杆(6)均位于驱动气囊(2)内，上端盖(I)顶部设有一圈凹槽，驱动气囊(2)—端设置在上端盖(I)的凹槽中，通过上密封圈(5)进行密封；下端盖(3)底部设有一圈凹槽，驱动气囊(2)另一端设置在下端盖(3)的凹槽中，通过下密封圈(7)进行密封;M个下端盖连接件(14)均匀分布在下端盖(3)底部，M=N ;驱动气囊(2)通过气管分别与气源的气阀以及抽真空阀门连接； 触手单元包括连杆(12)、末端气囊(13)、充气软管(20)和活页铰链(21)，末端气囊(13)固定在连杆(12)—端，连杆(12)另一端固定在驱动气囊(2)上，连杆(12)通过活页铰链(21)与下端盖连接件(14)连接，充气软管(20) —端与末端气囊(13)连接，另一端穿过支撑杆(6 )中心，分别与气源的气阀以及抽真空阀门连接。
2.根据权利要求1所述的软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:上述上端盖(I)的横截面积不大于下端盖(3)的横截面积。
3.根据权利要求1所述的软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:上述驱动气囊(2)选用高气密性特种橡胶。
4.根据权利要求3所述的软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:上述高气密性特种橡胶优选丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶。
5.根据权利要求1所述的软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:上述末端气囊(13)选用高气密性特种橡胶。
6.根据权利要求5所述的软体驱动径向开合式气动夹持装置，其特征在于:上述高气密性特种橡胶优选丁腈橡胶、硅橡胶、聚氨酯橡胶。
【专利摘要】本实用新型公开了一种软体驱动径向开合式气动夹持装置，包括软体驱动单元和N个触手单元，N≥3，N个触手单元对称分布在软体驱动单元上；由于其驱动单元和触手单元均由高气密性特种橡胶构成，充入压缩空气后，软体驱动单元驱动触手单元张开或闭合，触手单元柔软可弯曲，能贴合多种几何轮廓，达到多种形状物体柔顺夹持的目的，且具有夹持力可调、触手单元开合角度可调等特点。本实用新型可方便地实现适应物体几何形状的柔顺夹持。由于采用了软体驱动单元并利用了压缩空气膨胀能，有益于环保与节能。本实用新型可用于食品夹持和包装、服务型机器人末端夹持器、混流生产线多种形状零件夹持等领域，具有良好的推广使用价值。
【IPC分类】B25J15-00
【公开号】CN204487583
【申请号】CN201520047079
【发明人】郭钟华, 李小宁, 徐淼鑫, 孙中圣
【申请人】南京理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年1月22日