主动适应表面轮廓的可控抓取机构及其使用方法技术

本发明专利技术公开了一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构及其使用方法，该抓取机构包括基座、可控粘附模块、驱动模块。基座与后端操作机构相连；可控粘附模块包括依次层叠设置的柔性承载单元、薄板单元和粘附表面单元，其中，柔性承载单元的一侧面固定在基座上；两个驱动模块分布在柔性承载单元相对的两侧，而使柔性承载单元位于两个驱动模块之间，两个驱动模块安装在基座上且分别与薄板单元相对的两侧部相连，驱动模块用于对薄板单元加载使得薄板单元正向弯曲和反向弯曲。本发明专利技术的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，能够实现对目标表面的主动适应、接触贴合、超强粘附承载和简易脱附释放，能够同时抓取具有大面积平面或曲面表面的物体。

【技术实现步骤摘要】
主动适应表面轮廓的可控抓取机构及其使用方法
本专利技术涉及机构与机器人
，尤其是涉及一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构及其使用方法。
技术介绍
针对无明显抓取特征的平面或曲面的抓取技术在航空航天、大型装配、物体转运、智能机器人等领域具有重大的应用需求和应用价值。对于具有大面积平面或曲面特征的物体的而言，传统的机械摩擦或机械锁合式抓取方案由于没有可抓取特征而失效。吸盘负压式抓取方案尽管能在大气环境下有效处理某种曲率半径的表面，但是仍然无法同时适应多种不同曲率半径的曲面。而基于范德华力的界面粘附式抓取方案则更多地用于处理单一平面抓取的问题，对于曲面物体的抓取方案仍不成熟。就目前的抓取技术而言，能够同时对多种不同曲率半径的曲面和平面进行有效可控抓取的技术方案仍然有所欠缺。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构，能够实现对目标表面的主动适应、接触贴合、超强粘附承载和简易脱附释放；能够同时抓取具有大面积平面或曲面表面的物体；适应性好、应用范围广、体积小、功耗低、负载大、模块化、易集成，结构紧凑，功能完备，便于操作。根据本专利技术第一方面实施例的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，包括：基座，所述基座与后端操作机构相连；可控粘附模块，所述可控粘附模块包括依次层叠设置的柔性承载单元、薄板单元和粘附表面单元，其中，所述柔性承载单元的一侧面固定在所述基座上；驱动模块，所述驱动模块有两个，两个所述驱动模块分布在所述柔性承载单元相对的两侧，而使所述柔性承载单元位于两个所述驱动模块之间，两个所述驱动模块安装在所述基座上且分别与所述薄板单元相对的两侧部相连，所述驱动模块用于对所述薄板单元加载使得所述薄板单元正向弯曲和反向弯曲。根据本专利技术第一方面实施例的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其抓取过程包括如下步骤：粘附承载：驱动模块驱动薄板单元及粘附表面单元一起先进行反向弯曲，达到预备状态；然后，后端操作机构控制主动适应表面轮廓的可控抓取机构与目标表面对齐，进而对主动适应表面轮廓的可控抓取机构施加预压力，使得柔性承载单元压缩，使得粘附表面单元与柔性承载单元相对的部位处与目标表面接触；接着，驱动模块驱动薄板单元及粘附表面单元一起正向弯曲，使得粘附表面单元与目标表面通过逐渐弯曲的辊压式接触过程，实现粘附承载。剥离释放：驱动模块驱动薄板单元及粘附表面单元一起反向弯曲，使得粘附表面单元从目标表面剥离，实现脱附释放。根据本专利技术第一方面实施例的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，在粘附承载时，通过驱动模块的加载，使得薄板单元发生正向弯曲，从而使得粘附表面单元的粘附表面最大限度地粘附在目标表面上，基座、柔性承载单元和粘附表面单元通过承载作用最大限度地利用整个粘附表面单元的粘附表面的粘附力，从而实现对目标表面的高强度粘附；在剥离释放时，通过驱动模块的加载，使得粘附薄板单元的产生反向弯曲，带动粘附表面单元与薄板单元同步弯曲，从而改变粘附表面与目标表面之间的接触面积、剥离角度和剥离刚度来减小粘附力，从而实现快速的脱附释放。综上，该主动适应表面轮廓的可控抓取机构具有如下优点：第一，能够通过薄板单元的正向弯曲实现对多种曲率半径不同的目标表面的辊压式主动适应接触贴合，具有适应性好、应用范围广的特点；第二，能够同时抓取具有大面积平面或曲面表面的物体，且能够实现可控的超强粘附承载和简易脱附释放；第三，具有功耗低、负载高、模块化、易集成的优点；第四，结构紧凑、功能完备、控制简单。该主动适应表面轮廓的可控抓取机构在大面积、高负载的物体抓取中具有重要应用价值。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述柔性承载单元为块状，所述薄板单元相对的两侧部伸出所述柔性承载单元。根据本专利技术第一方面的一个实施例，所述柔性承载单元与所述基座之间、所述薄板单元与所述柔性承载单元之间以及所述粘附表面单元与所述薄板单元之间均采用粘结固定。根据本专利技术第一方面进一步的实施例，所述基座的一侧面上设有凸块，所述柔性承载单元粘结固定在所述凸块的凸出端面上。根据本专利技术第一方面的一些实施例，两个所述驱动模块相对于所述柔性承载单元呈对称分布或非对称分布。根据本专利技术第一方面的一些实施例，每一所述驱动模块包括舵机和曲柄连杆机构，所述舵机固定在所述基座上，所述舵机与所述曲柄连杆机构的一端相连，所述曲柄连杆机构的另一端与所述薄板单元相连；所述舵机用于驱动所述曲柄连杆机构正向旋转和反向旋转，以使所述薄板单元正向弯曲或反向弯曲。根据本专利技术第一方面的一些实施例，每一所述驱动模块的所述曲柄连杆机构包括曲柄和连杆，所述舵机固定在所述基座上，所述舵机与所述曲柄的一端相连，所述曲柄的另一端与所述连杆的一端相连，所述连杆的另一端与所述薄板单元相连；所述舵机驱动所述曲柄正向旋转和反向旋转，所述曲柄通过所述连杆带动所述薄板单元正向弯曲和反向弯曲。根据本专利技术第一方面的一些实施例，每一所述曲柄连杆机构还包括主动轴、从动铰支座和从动轴；其中，所述主动轴穿过所述曲柄的另一端和所述连杆的一端，将所述曲柄的另一端和所述连杆的一端铰接；所述从动铰支座与所述薄板单元固定连接，所述从动轴穿过所述连杆的另一端与所述从动铰支座，将所述连杆的另一端与所述从动铰支座铰接。根据本专利技术第一方面的一些实施例，每一所述曲柄连杆机构包括两个所述连杆，两个所述连杆间隔开地设置，且所述曲柄的另一端位于两个所述连杆之间，两个所述连杆之间通过连接杆连接固定支撑。本专利技术第二方面提出一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构的使用方法。根据本专利技术第二方面实施例的主动适应表面轮廓的可控抓取机构的使用方法，所述主动适应表面轮廓的可控抓取机构为本专利技术第一方面实施例中任意一项所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，包括如下步骤：粘附承载：所述驱动模块驱动所述薄板单元及所述粘附表面单元一起先进行反向弯曲，达到预备状态；然后，所述后端操作机构控制所述主动适应表面轮廓的可控抓取机构与目标表面对齐，进而对所述主动适应表面轮廓的可控抓取机构施加预压力，使得所述柔性承载单元压缩，使得所述粘附表面单元与所述柔性承载单元相对的部位处与所述目标表面接触；接着，所述驱动模块驱动所述薄板单元及所述粘附表面单元一起正向弯曲，使得所述粘附表面单元与所述目标表面通过逐渐弯曲的辊压式接触过程，实现粘附承载；剥离释放：所述驱动模块驱动所述薄板单元及所述粘附表面单元一起反向弯曲，使得所述粘附表面单元从所述目标表面剥离，实现脱附释放。根据本专利技术第二方面实施例的主动适应表面轮廓的可控抓取机构的使用方法，通过控制操作后端操作机构，使得主动适应表面轮廓的可控抓取机构1000可以对大面积、高负载的物体进行抓取，且能够实现可控的超强粘附承载和简易脱附释放，操作简单便捷。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，包括：/n基座，所述基座与后端操作机构相连；/n可控粘附模块，所述可控粘附模块包括依次层叠设置的柔性承载单元、薄板单元和粘附表面单元，其中，所述柔性承载单元的一侧面固定在所述基座上；/n驱动模块，所述驱动模块有两个，两个所述驱动模块分布在所述柔性承载单元相对的两侧，而使所述柔性承载单元位于两个所述驱动模块之间，两个所述驱动模块安装在所述基座上且分别与所述薄板单元相对的两侧部相连，所述驱动模块用于对所述薄板单元加载使得所述薄板单元正向弯曲和反向弯曲。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，包括：
基座，所述基座与后端操作机构相连；
可控粘附模块，所述可控粘附模块包括依次层叠设置的柔性承载单元、薄板单元和粘附表面单元，其中，所述柔性承载单元的一侧面固定在所述基座上；
驱动模块，所述驱动模块有两个，两个所述驱动模块分布在所述柔性承载单元相对的两侧，而使所述柔性承载单元位于两个所述驱动模块之间，两个所述驱动模块安装在所述基座上且分别与所述薄板单元相对的两侧部相连，所述驱动模块用于对所述薄板单元加载使得所述薄板单元正向弯曲和反向弯曲。


2.根据权利要求1所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，所述柔性承载单元为块状，所述薄板单元相对的两侧部伸出所述柔性承载单元。


3.根据权利要求1所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，所述柔性承载单元与所述基座之间、所述薄板单元与所述柔性承载单元之间以及所述粘附表面单元与所述薄板单元之间均采用粘结固定。


4.根据权利要求3所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，所述基座的一侧面上设有凸块，所述柔性承载单元粘结固定在所述凸块的凸出端面上。


5.根据权利要求1-4中任意一项所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，两个所述驱动模块相对于所述柔性承载单元呈对称分布或非对称分布。


6.根据权利要求5所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，每一所述驱动模块包括舵机和曲柄连杆机构，所述舵机固定在所述基座上，所述舵机与所述曲柄连杆机构的一端相连，所述曲柄连杆机构的另一端与所述薄板单元相连；所述舵机用于驱动所述曲柄连杆机构正向旋转和反向旋转，以使所述薄板单元正向弯曲或反向弯曲。


7.根据权利要求6所述的主动适应表面轮廓的可控抓取机构，其特征在于，每一所述驱动模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：田煜，李小松，李绿洲，李新新，孟永钢，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11