【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及软体机器人，尤其涉及一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手及抓取方法。
技术介绍
1、机械手作为一种智能化设备，在自动化制造、航空航天、现代医疗、人工智能、微电子以及现代物流等诸多领域得到了广泛应用。然而，传统刚性机械手在处理形状不规则、易碎且小型的物品时往往表现出不足，不仅难以实现稳定抓取，还可能会对物品造成损害。鉴于结构设计和运动特性的限制，刚性机械手通常只能在特定场景下抓取有限类型的物体难以满足多样化的人机交互需求。
2、捕蝇草是自然界中出色的昆虫猎手，能够感知外界环境变化并迅速做出反应，它通过分泌蜜汁吸引猎物，当猎物触及夹手内部时，捕蝇草便立即执行精准的抓捕动作。这种基于外界感知和快速反应的自然机制，为机器人抓取技术提供了全新思路，特别是在复杂服役工作环境下的高效抓取领域具有重要启发意义。
3、目前，基于记忆合金驱动的软体机械手普遍采用传统夹取方式，但面临效率低和控制复杂等问题，这些不足限制了软体机械手的多领域实际应用，还制约了软体机械手在更广泛科技需求下的性能扩展与技术创新突破，进而影响了软体机械手技术向多功能和智能化方向发展。因此，有必要设计一种以捕蝇草仿生技术为基础具有包络式抓取功能的软体机械手，成为解决这些技术问题的关键方向。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的问题，提供一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手及抓取方法，此手指巧妙融合视觉传感器与温度传感器，同时借鉴捕蝇草的精妙结构，显著提升了机械手的适应性和抓取能
2、为实现上述目的，本专利技术提供了一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，包括软体驱动器、支撑块和法兰盘，所述软体驱动器包括软体层、记忆合金层和绝缘导热层，所述软体层包裹绝缘导热层，绝缘导热层包裹记忆合金层；所述软体层、记忆合金层和绝缘导热层包括左部区域、中部区域和右部区域；所述左部区域包括五个指尖面和一个掌面，右部区域包括四个指尖面和一个掌面，所述指尖面结构相同并位置交错分布，所述中部区域包括五个连接孔和一个装配孔；所述连接孔包括中部孔、左相邻孔、右相邻孔，左边缘孔和右边缘孔，装配孔和连接孔为通孔；所述软体层的左部区域、中部区域和右部区域均有抓取面和包络面；所述指尖面的包络面设有通电孔，中部区域的包络面设有两个装配槽，软体层掌面上设有散热孔，通电孔和散热孔均为通孔，所述左部区域和右部区域的掌面抓取面设有人字形花纹，花纹由连续的凹槽构成；所述记忆合金层的中部区域和指尖面均为矩形；
3、所述支撑块包括一个半圆柱形横梁和三个相同的圆柱形竖梁；所述横梁包括曲面部分和平面部分，竖梁包括左竖梁、中竖梁、右竖梁；所述横梁的曲面部分与竖梁的一端通过塑料焊接连接，横梁设有五个螺钉固定孔和一个走线孔，螺钉固定孔与软体驱动器通过螺钉连接；所述竖梁的另一端面设有螺柱固定孔，螺柱固定孔与法兰盘螺柱连接；
4、所述法兰盘包括上层和下层，所述上层设有三个安装孔，所述安装孔与支撑块螺柱连接，所述下层与外部机械臂机构连接；
5、所述中部孔的轴线为横梁轴线的垂直平分线，所述相邻连接孔的轴线距离相等，距离为横梁轴线长的五分之一；所述装配孔轴线与连接孔轴线平行，并与横梁轴线垂直，装配孔轴线与中部孔轴线的距离为装配孔轴线与左部孔轴线的距离的一半，所述走线孔的轴线与装配孔的轴线重合；所述装配槽设于包络面左右边缘处，贴合绝缘导热层；所述横梁的轴线与三个竖梁的轴线垂直，左竖梁轴线与左相邻孔轴线重合，中竖梁轴线与中部孔重合，右竖梁轴线与右相邻孔重合；所述横梁的平面部分与软体层中部区域的包络面重合；所述螺柱固定孔轴线、竖梁轴线、螺钉固定孔轴线与连接孔的轴线相互平行。
6、进一步地，所述通电孔连接电源正极，电源正极通过通电孔与记忆合金连接；所述右部区域上四个指尖面上的通电孔连接电源负极，电源负极通过通电孔与记忆合金连接，所述记忆合金与电源正极和电源负极接触处覆盖绝缘导热层，所述装配孔内安装有视觉传感器，所述装配槽内安装有温度传感器。
7、进一步地，所述软体层采用硅胶软体材料，所述绝缘导热层采用导热硅脂材料，所述记忆合金层采用钛镍合金材料，所述螺钉、螺柱、支撑块和法兰盘采用尼龙塑料材料。
8、另一方面，本专利技术还提供了一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手的抓取方法，其特征在于：控制软体驱动器对目标物体进行包络式抓取的一种抓取方法，对于小型易碎物体，机械手的柔性掌面能够包裹并抓取目标物体；而对于大型不规则物体，利用相互交错的指尖面和弯曲的掌面，机械手可实现对物体的包络抓取，抓取方法具体过程是：
9、s1 视觉感知：机械手在外部机械臂的作用下移动至物体附近，并通过视觉传感器定位，使软体驱动器接触物体表面；
10、s2 供电与升温：接收到视觉传感器信号后，通过直流电源供电，使电流流经记忆合金，温度逐渐升高，直到达到特定范围，记忆合金开始弯曲闭合；
11、s3 协同驱动：记忆合金的弯曲闭合作用带动绝缘导热层和软体层同步弯曲闭合，令软体驱动器进入弯曲闭合状态；
12、s4 温控与力调节：基于温度传感器的反馈，通过调整直流电源电流大小，稳定记忆合金的温度在特定区间，使机械手处于预定的状态，实现包络式抓取；
13、s5 降温与复位：抓取任务完成后停止供电，借助绝缘导热层和散热孔的协同作用，使记忆合金迅速降温，恢复到初始的张开状态，完成抓取过程。
14、本专利技术一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手及抓取方法，具有如下有益效果：（1）该机构充分发挥了记忆合金的记忆特性，当机械手遇物体阻挡时，未被阻挡的区域在记忆合金作用下仍可弯曲变形，保障了机械手与物体充分接触，提升了其适应性及抓取能力；（2）机械手末端配置有指尖，在机械手难以实现闭合操作的情形下，能够凭借指尖面所提供的支持力达成稳定抓取的目的；（3）借鉴仿生捕蝇草的抓捕机制，同时整合温度与视觉传感器，使机械手具备感知物体类别、位置的能力，并可据此调控抓取力的大小从而，达成智能、灵活的包络式柔性抓取效果。
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1.一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，其特征在于：包括软体驱动器、支撑块和法兰盘，所述软体驱动器包括软体层、记忆合金层和绝缘导热层，所述软体层包裹绝缘导热层，绝缘导热层包裹记忆合金层；所述软体层、记忆合金层和绝缘导热层包括左部区域、中部区域和右部区域，所述左部区域和右部区域包括指尖面和掌面，所述中部区域包括连接孔和装配孔；所述软体层的左部区域、中部区域和右部区域有抓取面和包络面，所述指尖面的包络面设有通电孔，中部区域的包络面设有装配槽，软体层掌面上设有散热孔；
2.根据权利要求1所述的一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，其特征在于：所述通电孔连接电源正极，电源正极通过通电孔与记忆合金层连接；所述右部区域指尖面上的通电孔连接电源负极，电源负极通过通电孔与记忆合金层连接，所述记忆合金层与电源正极和电源负极接触处覆盖绝缘导热层，所述装配孔内安装有视觉传感器，所述装配槽内安装有温度传感器。
3.根据权利要求1所述的一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，其特征在于：所述软体层采用硅胶软体材料，所述绝缘导热层采用导热硅脂材料，所述记忆合金层采用钛镍合金材料
4.一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手的抓取方法，其特征在于：控制软体驱动器对目标物体进行包络式抓取的一种抓取方法，具体步骤是：
...【技术特征摘要】
1.一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，其特征在于：包括软体驱动器、支撑块和法兰盘，所述软体驱动器包括软体层、记忆合金层和绝缘导热层，所述软体层包裹绝缘导热层，绝缘导热层包裹记忆合金层；所述软体层、记忆合金层和绝缘导热层包括左部区域、中部区域和右部区域，所述左部区域和右部区域包括指尖面和掌面，所述中部区域包括连接孔和装配孔；所述软体层的左部区域、中部区域和右部区域有抓取面和包络面，所述指尖面的包络面设有通电孔，中部区域的包络面设有装配槽，软体层掌面上设有散热孔；
2.根据权利要求1所述的一种记忆合金驱动的捕蝇草仿生软体机械手，其特征在于：所述通电孔连接电源正极，电源正极通过...
【专利技术属性】
技术研发人员：张海强，张克重，王鑫源，冯华宇，李晨，李英杰，孟令辉，刘笛，王艳，刘梦泽，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：
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