成果簡介
針對食品、輕工行業的原料、半成品、成品，以及電商領域的内包裝貨品等抓取對象，其複雜性歸納為物形（尺寸變化大、形狀差異大）和物性（軟硬韌脆）的特征。圍繞物形适應性、物性可靠性和抓取快捷性，共獲發明專利45件、美國發明專利6件、日本發明專利1件，涉及：①氣動驅動器，②接觸狀态多樣化、剛柔耦合骨架的手指，③指根轉動、轉位、變位的手掌，④基于壅塞的氣動系統、電-氣複合協同驅動的敏捷型靈巧機械手。
創新要點
1.多種結構的彈性波紋管膨脹氣動肌肉（任意橫截面、任意方向彎曲的柔順性）、彈性波紋管缸筒單作用氣缸（無氣缸密封摩擦的強非線性、低速爬行）。
2.平面多自由度手指接觸：捏取（夾鉗）、包絡抓取（多指節接觸）、包裹抓取（軟體均布接觸），結構柔性适應性适應物形、物性變化，互換手指12種。
3.串聯、并聯機構手掌，通過手指的指根轉位（手指自由度平面的整體轉動）、指根變位（位置調整）、指根轉動（指根與其他指節自由度平行）滿足尺寸和形狀的适應性，并滿足接觸可靠性，3大類可變手掌。
4.基于氣體壅塞特性建模的二種氣動系統，采用高速開關閥脈寬調節精确控制氣壓、快速夾持并控制接觸力，采用電機的精确控制、滿足物形的适應性與物性的安全性。
圖1 機械手-機器臂-視覺的系統測試
核心專利
序号 |
專利号 |
專利名稱 |
專利權人 |
1 |
201810886249.5 |
指根節和指尖節協同驅動的柔性欠驅動機械手 |
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2 |
201810418817.9 |
一種電-氣複合驅動厚度異形闆彈簧骨架柔性機械手 |
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3 |
201810419593.3 |
一種電-氣複合驅動串聯柔性鉸鍊骨架柔性機械手 |
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4 |
202010260375.7 |
指根軟軸傳遞轉動又偏心轉位的快換手指變掌機械手 |
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5 |
202010021685.3 |
一種軟軸傳動的剛柔耦合手指四指欠驅動機械手 |
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6 |
201910355128.2 |
氣動手指夾持與指根轉位及電動指根轉動的敏捷機械手 |
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7 |
201811041655.8 |
雙驅動串聯變寬度柔性鉸鍊骨架的機械手 |
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8 |
US11,000,957,B2 |
Mechanical hand of dual-driven special-shaped super-flexible elastic framework |
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9 |
201811041675.5 |
雙驅動異形超柔彈性骨架的機械手 |
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10 |
201910594571.4 |
可換多種手指與指尖甲的靈巧柔觸末端執行器 |
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11 |
201811147487.0 |
一種鍊闆式柔性手指 |
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12 |
JP6831136 |
電気－空気圧複合駆動柔軟指のイーグルクローを模擬した物流梱包用ロボットハンド |
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13 |
201810164552.3 |
一種電-氣複合驅動柔性手指的仿鷹爪物流包裝機械手 |
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14 |
US10,688,668,B2 |
Palm-type mechanical gripper with variable-position and rotatable fingers and crank -rocker-slider parallel mechanism |
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15 |
201710282030.X |
手指變位并轉位的雙驅動曲柄搖杆滑塊并聯機構手掌式機械手 |
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16 |
US10,688,670,B2 |
Palm-type mechanical gripper with variable -position and rotatable fingers and dual- drive crank-slider parallel mechanism |
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17 |
201710220457.7 |
手指變位并轉位的雙驅動曲柄滑塊并聯機構手掌式機械手 |
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17 |
201610265841.4 |
雙電機驅動協同控制的欠驅動機械手 |
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18 |
US10,016,899,B2 |
Elastic corrugated pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series- connection loose-leaf hinge framework |
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19 |
201610264727.X |
剛柔耦合可轉位手指的欠驅動機械手 |
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20 |
201510240654.6 |
彈性波紋管單作用氣缸驅動串聯活頁鉸鍊骨架機械手 |
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21 |
US9,724,832,B2 |
Elastic corrugated pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series- connection plate spring framework |
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22 |
201510240844.8 |
彈性波紋管單作用氣缸驅動串聯闆彈簧骨架機械手 |
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23 |
US10,011,024,B2 |
Elastic corrugated pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series- connection flexible hinge framework |
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24 |
201510240875.3 |
彈性波紋管單作用氣缸驅動串聯柔性鉸鍊骨架機械手 |
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25 |
201210014833.4 |
基于完全壅塞流和非完全壅塞流并聯氣動系統 |
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圖2 陣列式接觸力傳感器測試
項目成熟度
完成機械手結構設計的建模與數值計算，制作了部分機械手樣機，開發了程序進行控制實驗，着重測試了固定不動對象的抓取效果。
圖3 轉位機械手實驗
投資期望及應用情況
期望工業機器人生産企業和自動化公司接洽，下沉市場，面向輕工食品行業和電商領域的分揀、包裝、物流的需求，進一步完善與融合機械手、機器人本體、視覺系統；通過5G上傳雲平台，借助于大數據與平台超強算力，以及深度學習軟件與數字孿生虛拟抓取、實物抓取的狀态識别與規則判斷，提高學習效率。
成果完成人：章軍 電話：13511651138
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