一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手

本發(fā)明涉及機(jī)械手，具體涉及一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手。

背景技術(shù)：

1、水空兩棲無人機(jī)具有工作范圍廣、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、方便部署等特點(diǎn)。將水空兩棲無人機(jī)與機(jī)器人抓手的操作能力相結(jié)合，將進(jìn)一步拓展兩棲無人機(jī)的應(yīng)用范圍，如空中棲息降落和水下無損采樣。在空中環(huán)境下，無人機(jī)抓手需具備快速響應(yīng)機(jī)制，以快速抓取樹枝或其他自然結(jié)構(gòu)，幫助無人機(jī)進(jìn)行穩(wěn)定可靠的起落，完成棲息。在水下環(huán)境中，要求無人機(jī)抓手具備柔順性和適應(yīng)性，以實(shí)現(xiàn)對(duì)脆弱生物的無損采樣。

2、顯然，空中棲息和水下生物采樣的要求各不相同，因此要設(shè)計(jì)一種適合水空兩棲無人機(jī)的抓手。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，具有雙穩(wěn)態(tài)特性，搭配抓和吸兩種操作機(jī)制，因此具有多模式操作能力，適于更多種類物體的抓取以及更復(fù)雜的環(huán)境。

2、為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、實(shí)施例提供一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，包括：基座、至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指、至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)和至少一個(gè)觸發(fā)器。

4、所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指可轉(zhuǎn)動(dòng)地配置在所述基座上。

5、所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)固定地配置在所述基座上。

6、在一些工作方式中，所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)用于自行致動(dòng)所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指抓放物品。

7、在一些工作方式中，所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)用于被所述至少一個(gè)觸發(fā)器觸發(fā)，以使所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指抓放物品。

8、在一些工作方式中，所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)在自行致動(dòng)所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指抓放物品時(shí)，被所述至少一個(gè)觸發(fā)器提供部分觸發(fā)力。

9、其中，所述觸發(fā)器上設(shè)置有至少一個(gè)吸附機(jī)構(gòu)，用于吸附物品。

10、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)器具有張開穩(wěn)態(tài)和閉合穩(wěn)態(tài)，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：柔性件和至少兩個(gè)固定器。

11、所述柔性件具有驅(qū)動(dòng)氣腔、氣孔和至少兩個(gè)第一觸發(fā)塊。

12、所述至少兩個(gè)固定器配置在所述柔性件底部。

13、所述驅(qū)動(dòng)氣腔與所述氣孔連通。

14、所述至少兩個(gè)第一觸發(fā)塊位于所述柔性件的底部。

15、所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指具有驅(qū)動(dòng)繩索，所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指的驅(qū)動(dòng)繩索與所述至少兩個(gè)固定器一一連接。

16、在所述驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)被調(diào)節(jié)成負(fù)壓并致使所述柔性件收縮時(shí)，所述至少兩個(gè)第一觸發(fā)塊為所述柔性件的收縮導(dǎo)向。

17、在所述驅(qū)動(dòng)氣腔內(nèi)被調(diào)節(jié)成負(fù)壓并致使所述柔性件收縮時(shí)，所述至少兩個(gè)固定器被配置為隨著所述柔性件的收縮而逐漸靠攏，致使所述繩驅(qū)軟手指作出抓取動(dòng)作。

18、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：至少一個(gè)彈性元件。

19、所述至少一個(gè)彈性元件被拉伸并固定地配置在所述至少兩個(gè)固定器上。

20、所述第一觸發(fā)塊具有抵接面，相鄰的所述第一觸發(fā)塊的抵接面相互抵接，以平衡所述至少一個(gè)彈性元件的彈力。

21、在相鄰的所述第一觸發(fā)塊為所述柔性件的收縮導(dǎo)向時(shí)，所述至少一個(gè)彈性元件釋放存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能為所述觸發(fā)器的運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)能。

22、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述柔性件底部設(shè)置有連接軸，所述連接軸用于為所述柔性件底部提供支撐。

23、所述固定器與所述連接軸固定連接，所述連接軸位于所述第一觸發(fā)塊的側(cè)方。

24、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述觸發(fā)器包含有：連接架。

25、所述連接架配置為與所述基座滑動(dòng)連接。

26、所述第二觸發(fā)塊固定地配置在所述連接架上。

27、所述第二觸發(fā)塊位于所述第一觸發(fā)塊的下方，所述第二觸發(fā)器用于碰撞所述柔性件底部，以使所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)器從張開穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)殚]合穩(wěn)態(tài)。

28、所述吸附機(jī)構(gòu)固定地配置在所述連接架和/或連接架上。

29、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述第一觸發(fā)塊為三棱柱狀，所述第一觸發(fā)塊的底面作為所述抵接面。

30、所述第一觸發(fā)塊具有偶數(shù)個(gè)，每?jī)蓚€(gè)所述第一觸發(fā)塊為一組，每組中的兩個(gè)所述第一觸發(fā)塊左右對(duì)稱設(shè)置。

31、相鄰的所述第一觸發(fā)塊以底面相抵的姿態(tài)布置在所述驅(qū)動(dòng)氣腔的內(nèi)底面。

32、所述第一觸發(fā)塊的其中一側(cè)面與所述驅(qū)動(dòng)氣腔的內(nèi)底面固定連接。

33、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述繩驅(qū)軟手指包含有：指體、外骨架和指尖。

34、所述指體具有安裝槽。

35、所述外骨架插入所述安裝槽內(nèi)。

36、所述指尖固定地配置在所述指體的末端。

37、所述外骨架上設(shè)置有穿孔，所述外骨架和安裝槽均設(shè)置有多個(gè)，多個(gè)所述安裝槽呈等間距分布，所述外骨架與所述指體固定連接。

38、所述驅(qū)動(dòng)繩索從穿孔通過。

39、所述驅(qū)動(dòng)繩索一端固定在與所述指尖相鄰的一所述外骨架上，所述驅(qū)動(dòng)繩索另一端固定在所述固定器上。

40、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述基座上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述連接架上設(shè)置有滑塊，所述基座和連接架通過所述導(dǎo)軌和滑塊滑動(dòng)連接。

41、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述柔性件的頂部與所述基座固定連接。

42、本公開至少一實(shí)施例提供的用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手中，所述第一觸發(fā)塊為彈性體。

43、本發(fā)明的有益效果為：

44、具有被動(dòng)觸發(fā)快速抓握、主動(dòng)觸發(fā)快速抓握、主動(dòng)觸發(fā)輕柔抓握、以及吸附模式等多種工作模式，其中被動(dòng)觸發(fā)快速抓握還可實(shí)現(xiàn)靈敏度可調(diào)，從而幫助無人機(jī)應(yīng)對(duì)更多樣的任務(wù)。

45、總體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，結(jié)合微型氣泵和調(diào)壓閥即可實(shí)現(xiàn)對(duì)抓手運(yùn)動(dòng)的調(diào)控，控制簡(jiǎn)單，安裝集成度高。

技術(shù)特征：

1.一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)器具有張開穩(wěn)態(tài)和閉合穩(wěn)態(tài)，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述柔性件底部設(shè)置有連接軸，所述連接軸用于為所述柔性件底部提供支撐；

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述觸發(fā)器包含有：

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述第一觸發(fā)塊為三棱柱狀，所述第一觸發(fā)塊的底面作為所述抵接面；

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述繩驅(qū)軟手指包含有：

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述基座上設(shè)置有導(dǎo)軌，所述連接架上設(shè)置有滑塊，所述基座和連接架通過所述導(dǎo)軌和滑塊滑動(dòng)連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述柔性件的頂部與所述基座固定連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，其特征在于，所述第一觸發(fā)塊為彈性體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)械手技術(shù)領(lǐng)域，具體公開一種用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手，包括基座、繩驅(qū)軟手指、雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)和觸發(fā)器；所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指可轉(zhuǎn)動(dòng)地配置在所述基座上；所述至少一個(gè)雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)固定地配置在所述基座上，所述雙穩(wěn)態(tài)致動(dòng)機(jī)構(gòu)與觸發(fā)器控制所述至少兩個(gè)繩驅(qū)軟手指抓放物品；該用于水空兩棲無人機(jī)的多模式雙穩(wěn)態(tài)柔性抓手具有雙穩(wěn)態(tài)特性，搭配抓和吸兩種操作機(jī)制，因此具有多模式操作能力，適于更多種類物體的抓取以及更復(fù)雜的環(huán)境。

技術(shù)研發(fā)人員：張錦繡,趙郁文,吳少航,林博哲,馬克,王繼河
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中山大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9