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用于物流包装的系列电-气复合驱动的灵巧机械手

来源:    发布时间: 2021-09-08    点击量:

成果简介

针对食品、轻工行业的原料、半成品、成品,以及电商领域的内包装货品等抓取对象,其复杂性归纳为物形(尺寸变化大、形状差异大)和物性(软硬韧脆)的特征。围绕物形适应性、物性可靠性和抓取快捷性,共获发明专利45件、美国发明专利6件、日本发明专利1件,涉及:①气动驱动器,②接触状态多样化、刚柔耦合骨架的手指,③指根转动、转位、变位的手掌,④基于壅塞的气动系统、电-气复合协同驱动的敏捷型灵巧机械手。

创新要点

1.多种结构的弹性波纹管膨胀气动肌肉(任意横截面、任意方向弯曲的柔顺性)、弹性波纹管缸筒单作用气缸(无气缸密封摩擦的强非线性、低速爬行)。

2.平面多自由度手指接触:捏取(夹钳)、包络抓取(多指节接触)、包裹抓取(软体均布接触),结构柔性适应性适应物形、物性变化,互换手指12种。

3.串联、并联机构手掌,通过手指的指根转位(手指自由度平面的整体转动)、指根变位(位置调整)、指根转动(指根与其他指节自由度平行)满足尺寸和形状的适应性,并满足接触可靠性,3大类可变手掌。

4.基于气体壅塞特性建模的二种气动系统,采用高速开关阀脉宽调节精确控制气压、快速夹持并控制接触力,采用电机的精确控制、满足物形的适应性与物性的安全性。

 

图1  机械手-机器臂-视觉的系统测试

核心专利

序号

专利号

专利名称

专利权人

1

201810886249.5

指根节和指尖节协同驱动的柔性欠驱动机械手

江南大学

2

201810418817.9

一种电-气复合驱动厚度异形板弹簧骨架柔性机械手

江南大学

3

201810419593.3

一种电-气复合驱动串联柔性铰链骨架柔性机械手

江南大学

4

202010260375.7

指根软轴传递转动又偏心转位的快换手指变掌机械手

江南大学

5

202010021685.3

一种软轴传动的刚柔耦合手指四指欠驱动机械手

江南大学

6

201910355128.2

气动手指夹持与指根转位及电动指根转动的敏捷机械手

江南大学

7

201811041655.8

双驱动串联变宽度柔性铰链骨架的机械手

江南大学

8

US11,000,957,B2

Mechanical   hand of dual-driven special-shaped super-flexible elastic framework

江南大学

9

201811041675.5

双驱动异形超柔弹性骨架的机械手

江南大学

10

201910594571.4

可换多种手指与指尖甲的灵巧柔触末端执行器

江南大学

11

201811147487.0

一种链板式柔性手指

江南大学

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

江南大学

13

201810164552.3

一种电-气复合驱动柔性手指的仿鹰爪物流包装机械手

江南大学

14

US10,688,668,B2

Palm-type   mechanical gripper with variable-position and rotatable fingers and crank   -rocker-slider parallel mechanism

江南大学

15

201710282030.X

手指变位并转位的双驱动曲柄摇杆滑块并联机构手掌式机械手

江南大学

16

US10,688,670,B2

Palm-type   mechanical gripper with variable -position and rotatable fingers and dual-   drive crank-slider parallel mechanism

江南大学

17

201710220457.7

手指变位并转位的双驱动曲柄滑块并联机构手掌式机械手

江南大学

17

201610265841.4

双电机驱动协同控制的欠驱动机械手

江南大学

18

US10,016,899,B2

Elastic   corrugated pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series-   connection loose-leaf hinge framework

江南大学

19

201610264727.X

刚柔耦合可转位手指的欠驱动机械手

江南大学

20

201510240654.6

弹性波纹管单作用气缸驱动串联活页铰链骨架机械手

江南大学

21

US9,724,832,B2

Elastic   corrugated pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series-   connection plate spring framework

江南大学

22

201510240844.8

弹性波纹管单作用气缸驱动串联板弹簧骨架机械手

江南大学

23

US10,011,024,B2

Elastic corrugated   pipe single-acting cylinder-driven mechanical gripper with series- connection   flexible hinge framework

江南大学

24

201510240875.3

弹性波纹管单作用气缸驱动串联柔性铰链骨架机械手

江南大学

25

201210014833.4

基于完全壅塞流和非完全壅塞流并联气动系统

江南大学

 

图2  阵列式接触力传感器测试

项目成熟度

完成机械手结构设计的建模与数值计算,制作了部分机械手样机,开发了程序进行控制实验,着重测试了固定不动对象的抓取效果。

 

图3 转位机械手实验

投资期望及应用情况

期望工业机器人生产企业和自动化公司接洽,下沉市场,面向轻工食品行业和电商领域的分拣、包装、物流的需求,进一步完善与融合机械手、机器人本体、视觉系统;通过5G上传云平台,借助于大数据与平台超强算力,以及深度学习软件与数字孪生虚拟抓取、实物抓取的状态识别与规则判断,提高学习效率。 

成果完成人:章军    电话:13511651138