本发明涉及机器人,具体地,涉及一种柔性仿生粘附夹爪及机器人。
背景技术:
1、具有抓取装置的机器人在工业制造、物流运输等多个领域中都得到了广泛应用。随着技术的不断发展,机器人面对的应用场景也越来越多样。但目前机器人的抓取模式都比较单一,不能很好的适应多种场景。
2、为此,将壁虎仿生材料应用于各种机器人夹爪的设计中,这些壁虎粘附夹爪均可以呈一定张开角度(而不必要平行)的姿态夹取物体。这种情形下,受益于壁虎材料极高摩擦系数的特性,其提供的摩擦力足以远高于呈角度夹取时夹爪两颚对物体施加的朝夹爪开口方向的挤出力。这个原理使得壁虎夹爪能够稳定地以“v”字形开口的方式夹取物体,从而达到夹取比夹爪两颚开口更大的物体的效果。
3、公开号为cn115674251a的专利文献公开了一种抓取装置及具有抓取装置的机器人,如图1所示,具有刚性指尖抓取模式和结合壁虎仿生材料的两侧连杆“v型”开口抓取模式。该技术将指尖和连杆单独应用于不同抓取模式,刚性指尖抓取模式不利于抓取易变形、易碎物体;而安装壁虎仿生材料的两侧连杆“v型”布置,抓取大尺寸物体时缺少夹爪更远端的指尖作用,抓取负载能力和稳定性欠佳,且由于其仅通过两侧连杆抓取物体,虽然采用了壁虎仿生材料,但其仍对夹持力的输出要求较高。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种柔性仿生粘附夹爪及机器人。
2、根据本发明提供的柔性仿生粘附夹爪,包括成对设置的夹爪本体,所述夹爪本体包括指尖与驱动连杆组,所述指尖安装于驱动连杆组的末端,所述驱动连杆组被配置为:通过位于首端的第一连杆的旋转带动指尖的移动与旋转;
3、所述指尖内侧的抓取面上安装有柔性壁虎仿生材料,所述夹爪本体包括平行抓取状态与夹角抓取状态,平行抓取状态时,两个指尖相互平行,夹角抓取状态时,两个指尖相对外展,物料嵌入于指尖内侧抓取面上的柔性壁虎仿生材料中。
4、优选地,所述驱动连杆组包括第一连杆、第二连杆、第三连杆以及第四连杆;
5、所述第一连杆的一端连接驱动设备,第一连杆的另一端与第二连杆的一端铰接,第二连杆的另一端与第三连杆的一端铰接,所述第三连杆的另一端与指尖连接,所述第四连杆的一端与第三连杆的中部铰接,第四连杆的另一端与夹爪本体的壳体铰接;
6、所述第一连杆作为驱动连杆,用于通过旋转带动指尖向内与向外翻转;
7、平行抓取状态:第一连杆与第二连杆运动至平行限位,使得第一连杆与第二连杆首尾连线与第四连杆平行且长度相等,此时两个指尖相互平行;
8、夹角抓取状态:第二连杆与第三连杆运动至角度限位位置,此时两个指尖之间存在向外翻折的夹角。
9、优选地,所述指尖内侧的抓取面上安装有弹性包覆层,所述柔性壁虎仿生材料设置在弹性包覆层上。
10、优选地,所述弹性包覆层包括海绵或气囊。
11、优选地,所述第一连杆与第二连杆之间设置有自适应锁定机构,或,所述第四连杆与夹爪本体的壳体之间设置有自适应锁定机构;
12、所述自适应锁定机构用于在第二抓取阶段中指尖内扣到位后限制其外展。
13、优选地,所述自适应锁定机构包括锁定装置与滑块销;
14、所述锁定装置固定安装在第一连杆的内部,所述滑块销滑动安装在第二连杆的内部,所述滑块销被配置为:当指尖内扣到位时,滑块销滑动至与锁定装置接触,使第一连杆与第二连杆锁定,指尖无法向外翻转;
15、或,所述锁定装置固定安装在夹爪本体的壳体上,所述滑块销滑动安装在第四连杆的内部,所述滑块销被配置为:当指尖内扣到位时,滑块销滑动至与锁定装置接触,使第一连杆与第二连杆锁定,指尖无法向外翻转。
16、优选地,所述滑块销的端部具有啮合齿,锁定装置的外部具有棘轮齿面;
17、所述啮合齿用于在滑块销的带动下与棘轮齿面啮合,从而使待锁定连杆沿啮合方向锁定,无法转动。
18、优选地,所述滑块销的端部具有第一制动面,锁定装置的外部具有第二制动面;
19、所述第一制动面用于在滑块销的带动下与第二制动面贴合,从而通过摩擦力使待锁定连杆锁定。
20、根据本发明提供的机器人,采用所述的柔性仿生粘附夹爪。
21、优选地,所述机器人包括一个或多个机械臂,所述机械臂的末端安装有所述的柔性仿生粘附夹爪。
22、与现有技术相比,本发明具有如下的有益效果:
23、1、本发明通过在指尖结合柔性壁虎仿生材料,指尖在抓取时形成内扣状态,相较于传统工业夹爪,柔性接触增加了接触面积,壁虎材料增加了摩擦系数,因此不仅能在一定抓取牢固度目标下,降低夹持力的输出要求,同时也能提高有限夹持力条件下的抓取牢固度,有助于更好地保护易碎易变形物品。
24、2、本发明壁虎仿生材料的无源粘附特性,能够简化夹爪的动力系统,无需额外的气源或其他动力装置。
25、3、本发明将指尖安装在整个驱动连杆组的最远端,夹爪连杆可同时实现两种抓取模式:指尖平行抓取物体模式;指尖自适应包覆抓取物体模式,在抓取大尺寸物体时由于夹爪远端的指尖作用,能够具有较佳的抓取负载能力和稳定性。
1.一种柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,包括成对设置的夹爪本体,所述夹爪本体包括指尖(10)与驱动连杆组,所述指尖(10)安装于驱动连杆组的末端,所述驱动连杆组被配置为:通过位于首端的第一连杆(1)的旋转带动指尖(10)的移动与旋转;
2.根据权利要求1所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述驱动连杆组包括第一连杆(1)、第二连杆(2)、第三连杆(3)以及第四连杆(4);
3.根据权利要求2所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述指尖(10)内侧的抓取面上安装有弹性包覆层,所述柔性壁虎仿生材料设置在弹性包覆层上。
4.根据权利要求3所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述弹性包覆层包括海绵或气囊。
5.根据权利要求2所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述第一连杆(1)与第二连杆(2)之间设置有自适应锁定机构,或,所述第四连杆(4)与夹爪本体的壳体(17)之间设置有自适应锁定机构;
6.根据权利要求5所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述自适应锁定机构包括锁定装置(16)与滑块销(15);
7.根据权利要求6所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述滑块销(15)的端部具有啮合齿(1501),锁定装置(16)的外部具有棘轮齿面(1601);
8.根据权利要求6所述的柔性仿生粘附夹爪,其特征在于,所述滑块销(15)的端部具有第一制动面,锁定装置(16)的外部具有第二制动面;
9.一种机器人,其特征在于,采用权利要求1-8任一项所述的柔性仿生粘附夹爪。
10.根据权利要求9所述的机器人,其特征在于,所述机器人包括一个或多个机械臂,所述机械臂的末端安装有权利要求1-8任一项所述的柔性仿生粘附夹爪。