本发明涉及自动化组装设备技术领域，具体为一种可调式柔性抓取机械手。
背景技术：
随着科学技术的发展，分拣机械装置呈现多元化发展，在工厂、医疗等领域均发挥着重要作用，由于大多数机械手适用工况单一、通用性差，在分拣过程中机械手夹取力难以灵活调节，抓取过程中会对物体造成损伤，为了机械手在抓取过程中尽可能的减少对物体的伤害，提供一种可调式柔性抓取机械手，对自动化组装设备技术的发展具有重要意义。
技术实现要素：
为解决上述问题，本发明提供一种可调式柔性抓取机械手。
可调式柔性抓取机械手，主要包括：步进电机(1)、联轴器(2)、轴承(3)、旋转柔性夹爪(4)、固定柔性夹爪(5)、连接板(6)、步进电机固定板(7)、夹爪固定板(9)以及各板之间的连接柱(8)组成。
优选的，柔性夹爪主要由关节一、关节二和开合气囊(405)构成；关节一主要由腔体(401)、气囊进气管(402)、夹取气囊(403)、开合气囊管(404)构成；关节二主要由夹指(406)、柔性软体(407)构成。
优选的，机械手采用三指柔性夹爪的形式,分别为两个旋转柔性夹爪(4)和一个固定柔性夹爪(5)；固定柔性夹爪(5)直接固定在夹爪固定板(9)上；两个旋转柔性夹爪(4)与轴承(3)相配合，轴承(3)固定在夹爪固定板(9)上；旋转柔性夹爪(4)通过联轴器(2)与步进电机(1)连接，步进电机(1)固定在步进电机固定板(7)上。
优选的，两个旋转柔性夹爪(4)通过步进电机(1)调整旋转角度，从而实现多种工作模式，实施一：三个柔性夹爪的中心面夹角为120°，适用于抓取球体、椭球体或其它不规则物体；实施二：两个旋转柔性夹爪(4)分别旋转到面对面的形式，固定柔性夹爪(5)的中心面分别与旋转柔性夹爪(4)的中心面垂直，适用于抓取块状、较短的杆状物体；实施三：两个旋转柔性夹爪(4)采取与固定柔性夹爪(5)面对面的形式，固定柔性夹爪(5)的中心面分别与旋转柔性夹爪(4)的中心面平行，适用于抓取较长的杆状物体。
优选的，关节一主要起到夹取物体及数据反馈的作用，气体通过夹取气囊管(402)进入到夹取气囊(403)中，使夹取气囊(403)体积扩大产生夹取力从而抓取物体；关节二主要起到物体掉落检测及数据反馈的作用，气体通过开合气囊管(404)进入到开合气囊(405)中，使开合气囊(405)体积扩大产生转动从而使夹指(406)闭合；所述开合气囊(405)的一侧像扇子一样展开，因此在进气的过程中开合气囊(405)的一侧展开，从而完成物体抓取动作。
附图说明
图1为本发明柔性抓取机械手立体示意图；
图2为本发明的工作模式示意图；
图3为柔性夹爪初始状态剖视图；
图4为柔性夹爪工作状态剖视图；
图5为机械手反馈调节流程图。
图中，1—步进电机、2—联轴器、3—轴承、4—旋转柔性夹爪、5—固定柔性夹爪、6—连接板、7—步进电机固定板、8—连接柱、9—夹爪固定板、401—腔体、402—夹取气囊管、403—夹取气囊、404—开合气囊管、405—开合气囊、406—夹指、407—柔性软体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
在本发明描述中，需要说明的是，术语中的“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”等指示方位或位置关系的词为基于附图的方位或位置关系，应作广义理解。
柔性抓取机械手立体示意图，如图1所示，机械手由两个步进电机1、两个联轴器2、两个轴承3、两个旋转柔性夹爪4、一个固定柔性夹爪5、一个连接板6、一个步进电机固定板7、一个夹爪固定板9以及若干连接柱8构成；步进电机1通过螺栓与步进电机固定板7连接；旋转柔性夹爪4与轴承3配合；轴承3与夹爪固定板9配合；旋转柔性夹爪4通过联轴器2与步进电机1配合；连接板6在步进电机固定板7上方，步进电机固定板7在夹爪固定板9上方；各板之间通过连接柱8进行连接。
柔性夹爪初始状态剖视图，如图3所示，步进电机1现根据识别到的物体类别等信息后调整旋转柔性夹爪4使其处于合适的抓取工作模式。
柔性夹爪工作状态剖视图，如图4所示，气体先通过夹取气囊管402进入夹取气囊403，使夹取气囊403体积扩大产生夹取力，后通过开合气囊管404进入开合气囊405，使开合气囊405体积扩大产生转动从而使夹指406闭合，完成一个抓取动作；完成夹取动作后夹取气囊403、开合气囊405恢复原状。
机械手工作模式示意图，如图2所示，当识别到物体为球状物、椭球状或不规则物体时，步进电机1将机械手调整到工作模式一，如图2(a)所示，三个柔性夹爪的中心面夹角为120°；当识别到物体为块状或较短的杆状时，步进电机1将机械手调整到工作模式二，如图2(b)所示，固定柔性夹爪5的中心面分别与旋转柔性夹爪4的中心面垂直；当识别到物体为较长的杆状时，步进电机1将机械手调整到工作模式三，如图2(c)所示，固定柔性夹爪5的中心面分别与旋转柔性夹爪4的中心面平行。
机械手反馈调节流程图，如图5所示，在进行工作前需要通过采集到夹取气囊力传感器、果实大小种类和柔性软体传感器的三种数据进行训练得到神经网络算法，得到神经网络算法之后对物体进行识别；通过神经网络算法得到物体的像素坐标、种类、大小、形状、夹取力等数据；然后根据得到的数据，控制步进电机将机械手转换到相应的工作模式；根据气囊的反馈数据控制夹紧力大小，防止夹紧力过小无法抓取物体或者过大对物体造成损伤；随后通过柔性软体的传感器数据判断物体是否掉落，并且根据柔性软体的反馈数据再次对夹紧力进行调整；此时，将两种反馈数据当做新的参数作为神经网络的训练数据，从而更加精确判断夹紧力的大小。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不限于本发明，对于本领域的技术人员来说，依然可以对本实施例的技术方案或技术特征进行修改或者同等替换，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何改进、同等替换等均应包含在本发明的保护范围之内。
1.一种可调式柔性抓取机械手，其特征在于：所述的机械手采用三指夹爪的形式，包括旋转柔性夹爪(4)和固定柔性夹爪(5)，旋转柔性夹爪(4)与固定柔性夹爪(5)主要区别在于固定端不同，其它功能与结构均相同；柔性夹爪主要由关节一、关节二和开合气囊(405)构成，关节一主要由腔体(401)、夹取气囊管(402)、夹取气囊(403)、开合气囊管(404)构成，关节二主要由夹指(406)、柔性软体(407)构成；固定柔性夹爪(5)直接固定在夹爪固定板上(9)；两个旋转柔性夹爪(4)与轴承(3)相配合，轴承(3)固定在夹爪固定板(9)上；旋转柔性夹爪(4)通过联轴器(2)与步进电机(1)连接，从而通过步进电机(1)的调节使机械手具有多工作模式，步进电机(1)固定在电机固定板(7)上。
2.根据权利要求1所述的多工作模式，其特征在于：两个旋转柔性夹爪(4)通过步进电机(1)调整旋转角度，从而实现多种工作模式，实施一：三个柔性夹爪的中心面夹角为120°，适用于抓取球体、椭球体或其它不规则物体；实施二：两个旋转柔性夹爪(4)分别旋转到面对面的形式，固定柔性夹爪(5)的中心面分别与旋转柔性夹爪(4)的中心面垂直，适用于抓取块状、较短的杆状物体；实施三：两个旋转柔性夹爪(4)采取与固定柔性夹爪(5)面对面的形式，固定柔性夹爪(5)的中心面分别与旋转柔性夹爪(4)的中心面平行，适用于抓取较长的杆状物体。
3.根据权利要求1所述的关节一、关节二，其特征在于：关节一主要起到夹取物体的作用，气体通过夹取气囊管(402)进入到夹取气囊(403)中，使夹取气囊(403)体积扩大产生夹取力从而抓取物体；关节二主要起到防止物体掉落的作用，气体通过开合气囊管(404)进入到开合气囊(405)中，使开合气囊(405)体积扩大产生转动从而使夹指(406)闭合，进而完成夹取动作。
4.根据权利要求1所述的夹取气囊(403)、开合气囊(405)与柔性软体(407)，其特征在于：所述的夹取气囊(403)采取柔性材料，具有很强的仿形性，能够适应各种形状的物体；所述的夹取气囊(403)通过体积扩充对物体进行夹取，从而实现柔性夹取；所述的夹取气囊(403)的下层放有传感器，通过传感器获取夹取力的大小从而使其具有反馈功能，防止夹取力过大，对物体造成损伤;所述的开合气囊(405)只有一个气口，气口与开合气囊管(404)相连；所述开合气囊(405)具有关节转动的作用，能够实现关节二的开合；所述的柔性软体(407)具有掉落检测的功能同时起到保护物体的作用；所述的柔性软体(407)的下层有传感器，通过传感器可以检测到物体的受力状况，将检测到的受力状况反馈回处理器，从而控制夹取气囊(403)调整到合适的夹取力。
5.一种机械手分拣抓取的方法，其特征在于：在识别物体后能够自动调整工作模式和夹取力，能够将反馈数据作为新的数据进行学习。
技术总结