利索能及
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专利号: 2023105221993
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多模式刚柔耦合模块化空间捕获机械手,其特征在于,其包括第一柔性致动模块、第二柔性致动模块、第三柔性致动模块以及基座,第一柔性致动模块、第二柔性致动模块和第三柔性致动模块均固定在基座上;

第一柔性致动模块、第二柔性致动模块、第三柔性致动模块具有相同的结构,均分别包括躯干组件、传动组件、驱动组件以及抓取组件;

所述躯干组件包括第一指节、第二指节、第三指节、第四指节、第五指节、第一关节、第二关节、第三关节、第四关节和第五关节;

所述驱动组件包括三个独立控制的电机和三个卷筒,分别是第一电机、第二电机和第三电机以及第一卷筒、第二卷筒和第三卷筒,第一电机、第二电机和第三电机均固定在第一柔性致动模块的外壳上并保持第一电机、第二电机和第三电机的输出轴平行,第一卷筒、第二卷筒和第三卷筒分别固定在第一电机、第二电机和第三电机的输出轴上随电机轴转动,柔索固定在卷筒上,当第一柔性致动模块的三个电机独立控制运动,第二柔性致动模块和第三柔性致动模块的电机保持不动时,机械手处于独立捕获模式;当第一柔性致动模块、第二柔性致动模块和第三柔性致动模块的多个电机分别独立控制运动时,机械手处于联动捕获模式,从而实现多模式抓持;

所述抓取组件包括第一分支柔索、第二分支柔索和第三分支柔索,第一分支柔索、第二分支柔索和第三分支柔索呈120°分布在躯干组件上,当第一分支柔索拉紧、第二分支柔索和第三分支柔索放松时,对应的柔性致动模块将沿着第一分支柔索方向弯曲;分别控制第一分支柔索、第二分支柔索和第三分支柔索的拉紧与放松,实现柔性致动模块在空间内呈

120°的三个方向的弯曲,从而实现空间抓取;

所述传动组件包括滚轴、套筒、卡簧、连接器、长滚轴以及分线器,柔索的第一端与位于电机输出轴上的卷筒相连接,柔索的第二端依次经过第一指节边缘处的滚轴、第一关节处传动结构中的滚轴、第二指节边缘处传动的滚轴、第二关节处传动结构中的滚轴、第三指节边缘处传动的滚轴、第三关节处传动结构中的滚轴、第四指节边缘处传动的滚轴、第四关节处传动结构中的滚轴、第五指节边缘处传动的滚轴、第五关节处传动结构中的滚轴,并穿过分线器与卷筒相连接;在抓持过程中控制电机转动使柔索分别带动第一关节、第二指节、第二关节、第三指节、第三关节、第四指节、第四关节、第五指节和第五关节处滚轴转动,从而实现关节和指节的刚柔耦合弯曲。

2.如权利要求1所述的多模式刚柔耦合模块化空间捕获机械手,其特征在于,第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的结构相同;第一关节、第二关节、第三关节和第四关节均包括第一圆柱、第二圆柱和第三圆柱,第一圆柱与第三圆柱直径相同,且均为第二圆柱直径的0.8倍,所述第一圆柱与第三圆柱具有切削面且在切削面形成与水平面成60°夹角的三个同样大小的圆弧,切削完成后在圆柱的顶部与底部均形成一个等边三角形,第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的第一圆柱分别与第一指节、第二指节、第三指节和第四指节的下端连接,第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的第三圆柱分别与第二关节、第三关节、第四关节和第五关节的上端连接。

3.如权利要求1所述的多模式刚柔耦合模块化空间捕获机械手,其特征在于,第一指节、第二指节、第三指节、第四指节以及第五指节结构相同且均由三个分支组成,三个分支呈等边三角形均匀分布,每个分支边缘设置有一个通孔,第一指节、第二指节、第三指节、第四指节以及第五指节从远离基座端到靠近基座端逐渐变大。

4.如权利要求1所述的多模式刚柔耦合模块化空间捕获机械手,其特征在于,所述的传动组件中的滚轴依次穿过滚轴连接器和套筒,滚轴连接器的第一端与滚轴相连接,滚轴连接器的第二端连接有E型卡簧。