下基座12上。
[0062]本实施例中，所述基座I上的36个通孔121呈圆周阵列地包围端口 122。
[0063]另一种实施例中，所述滑动推杆23，如图21所示，包括至少一个不可弯曲、不可压缩的刚性杆231和至少一个可弯曲、可压缩的弹性件232;所述刚性杆231和弹性件232串联在一起。所述弹性件可以是弹簧。
[0064]尽管较软的膜皮起到了软指面抓持的效果，不过，另一种实施例中，所述滑动推杆23的末端可以采用弹性材料，这样有利于实现更好的软指面抓取效果，推杆末端与膜皮的局部接触点扩展为接触区域，接触范围更大，抓取效果更好。
[0065]下面结合附图介绍图1所示实施例的工作原理。
[0066]本实施例的初始状态如图1、图2、图3和图4所示，此时第一端口 111和第二端口 112均关闭，第i个滑动推杆23在第i个簧件21的作用下，第i个滑动推杆的大部分伸出基座并处在活塞22、基座I与膜皮3构成的腔室内，其中，i = l，2，-_，36，i为自然数。
[0067]在该实施例对目标物体实施抓取时，第二端口112打开，保持与第二端口 112相连通的流体源的压力为大气压，或者将第二端口 112与大气连通(本实施例中流体为气体)。由于在膜皮内的流体的压力与大气压相同，膜皮上处于平衡状态，此时滑动推杆可以自由滑动在通孔中。该装置在机械臂的带动下靠近放在支承面上的物体并对物体产生挤压。若装置内的滑动推杆23下方对应的膜皮3的区域碰触到了物体，则该滑动推杆23会在目标物体的反作用力下相对于抓持装置向上滑动;而若滑动推杆23下方对应的膜皮3的区域未碰触到目标物体，该滑动推杆23不会相对于抓持装置运动；由于不同的滑动推杆23在目标物体的挤压反作用力下产生了不同的滑动距离，故膜皮3自适应地包裹住目标物体，如图13所不O
[0068]之后，第二端口112关闭，第一端口 111打开，在气栗的作用下基座1、活塞22与柔性膜皮3所构成的腔室内的部分或全部空气排出，导致该腔室内的压强小于外界大气压强，膜皮3受外界大气压强的挤压而收缩；由于活塞22在通孔中的一侧与外界大气相通(通孔的顶部与大气相连通)，故在膜皮收缩过程中，滑动推杆不会向上滑动；而由于滑动推杆23具有可弯曲的弹性，故滑动推杆23会受到膜皮3的挤压而向该装置中部有一定程度的聚拢弯曲变形，进而在目标物体的侧面对目标物体产生了挤压力一一即抓持力，如图14、图15、图16、图17和图18所示。
[0069]在该实施例对目标物体产生了侧面挤压力后，该抓持装置在机械臂的运动下实现了对目标物体的抓取;并且当滑动推杆相对于目标物体足够密集时，在抓取某些目标物体时目标物体与该目标物体接触的膜皮3间会形成一个密闭空腔，该空腔内气体压强小于大气压强，此时大气压强还会辅助抓取物体。
[0070]在释放物体时，第一端口111关闭，第二端口 112打开，基座1、活塞22与柔性膜皮3组成的腔室内重新充满气体，该腔室内压强与外界压强相同，因而膜皮3回复到了初始状态;此时移开机器人手装置，第i个滑动推杆23在第i个簧件21的作用下也回复到伸出基座最长的初始状态，并且滑动推杆不再受到膜皮挤压，因此滑动推杆恢复伸直的初始状态，进而对目标物体的抓取力消失，实现了对目标物体的释放。其中，i = l，2，-_，36;i为自然数。
[0071]本发明装置采用多个滑动推杆、可变形的膜皮与流体等综合实现离散空间自适应抓取功能，利用多个滑动推杆实现对物体大小和形状的自适应功能，不需要根据物体的形状、大小调整该装置，利用流体排出时大气压的帮助，膜皮收缩，使多个滑动推杆向装置的中心弯曲变形，达到对物体的多向抓持效果;该装置对不同方向放置的各种形状(包括长条状)物体均可有效抓持;该装置仅需要一套杆簇，因此结构简单;仅需从膜皮中排出少量流体，就可以轻松让滑动推杆向中心弯曲变形和聚拢多个推杆从而达到抓持物体的目的，因此能耗低、抓持快速、耗时短;该装置中，所有的滑动推杆、活塞及通孔较好地封闭在了装置内部，因此该装置适合在比较恶劣(如存在较多粉尘、飞絮)的工作环境中使用，长期使用的可靠性好，使用寿命长；由于实现了多向抓取，能够在多个方向对目标物体提供抓持力，而且某些情况下还能够依靠滑动推杆挤压的膜皮与目标物体接触点之间产生局部低压区域，靠大气压协助抓取，因此抓持稳定性高。
【主权项】
1.一种流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，包括基座(I)和K个滑动推杆(23);每个所述滑动推杆(23)的一端滑动镶嵌在基座(I)中且滑动方向与该滑动推杆的中心线平行，所有所述滑动推杆(23)的中心线相互平行;其特征在于:该流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置还包括膜皮(3)、流体(7)、流体驱动源、K个活塞(22)和K个簧件(21);所述基座(I)包括K个通孔(121)和至少一个端口(122);所述流体驱动源与端口相连;至少2个所述滑动推杆(23)受力可弯曲且不受力时可复原;所述第i个活塞(22)密封地滑动镶嵌在第i个通孔(121)中，所述通孔(121)的顶部与外界大气相通;所述第i个簧件(21)的两端分别连接基座(I)与第i个滑动推杆(23)，或者所述第i个簧件(21)的两端分别连接基座与第i个活塞(21);所述第i个滑动推杆(23)与第i个活塞(22)固接，所有所述滑动推杆(23)的一端均从基座(I)的同一侧伸出；所述膜皮(3)可变形，所述膜皮(3)具有开口，所述膜皮(3)包裹所有滑动推杆(23)伸出基座(I)的部分，所述膜皮(3)的开口密封固接在基座(I)上;所述膜皮(3)、基座(I)与所有活塞(22)构成一个对流体(7)密封的腔室，流体(7)密封在所述腔室中；所述端口(I22)为流体(7)进入腔室的入口或离开腔室的出口；其中，K为大于I的自然数；i=1，2，…，K;i为自然数。2.如权利要求1所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:还包括两个端口，其中一个端口为第一端口(111)，另一个端口为第二端口(112)。3.如权利要求1或2所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述流体驱动源采用栗，所述栗与端口相连。4.如权利要求3所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述栗为可逆作用栗。5.如权利要求1所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述膜皮(3)由柔性可排空的材料制成。6.如权利要求5所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述膜皮(3)由乙稀基、弹性材料、涂层布、聚酯薄膜和金属箔中的任意一种制成。7.如权利要求1所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述流体驱动源采用流体容器，所述流体容器与端口连通。8.如权利要求1所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述流体(7)为气体。9.如权利要求8所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述气体(7)为空气、氮气和惰性气体的任意一种。10.如权利要求1所述的流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，其特征在于:所述滑动推杆包括至少一个不可弯曲、不可压缩的刚性杆和至少一个可弯曲、可压缩的弹性件;所述刚性杆和弹性件串联在一起。
【专利摘要】流体驱动柔性杆簇自适应机器人手装置，属于机器人手技术领域，包括基座、多个滑动推杆、膜皮、流体、多个活塞和多个簧件。本发明装置用于机器人抓取物体，实现了离散空间自适应抓取功能：利用多个滑动推杆获得对物体大小和形状的自适应效果；利用流体排出、膜皮和推杆的弯曲弹性实现多个推杆向中心聚拢的弯曲变形，达到对物体的多向抓持效果；结构简单、能耗低、抓持快速、可靠性好、使用寿命长；借助大气压协助抓取，抓持稳定性高。
【IPC分类】B25J15/00
【公开号】CN105583831
【申请号】CN201610152849
【发明人】付宏, 张文增
【申请人】清华大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2016年3月17日