本實用新型涉及無人機領(lǐng)域，具體而言，涉及一種柔性機械手及應(yīng)用該柔性機械手的無人機。

背景技術(shù)：

無人機在民用方面用途廣泛，尤其在航拍、農(nóng)業(yè)、植保、自拍、快遞運輸、災(zāi)難救援、觀察野生動物、監(jiān)控傳染病、測繪、新聞報道、電力巡檢、救災(zāi)、影視拍攝、制造浪漫等領(lǐng)域。

機械手是無人機空中抓取、搬運物品的主要設(shè)備之一，該技術(shù)是期望無人機在人無法觸及如高空等位置執(zhí)行抓取、搬運物品任務(wù)過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)對物品的穩(wěn)定抓取，完成指定的工作任務(wù)。

當(dāng)前的機械手控制復(fù)雜，體型較大，重量較重，抓取物品時動作復(fù)雜，控制較難，而且抓取目標(biāo)物品種類局限性較大，在抓取高空物品和狹窄位置物品時沒有特別好的解決方案。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種柔性機械手，該柔性機械手重量輕、操作簡單、靈活自由、便攜，且能夠?qū)崿F(xiàn)抓取和釋放不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品。

本實用新型的另一目的在于提供一種無人機，其能實現(xiàn)抓取、釋放和運輸不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品，且可通過該柔性機械手執(zhí)行設(shè)定的抓取任務(wù)。

本實用新型解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種柔性機械手，用于抓取或釋放物品，該柔性機械手包括機械臂殼體、中空的柔性手、加壓裝置和執(zhí)行裝置。所述柔性手安裝于所述機械臂殼體上，并與所述機械臂殼體連通形成密閉空間。所述加壓裝置設(shè)置于所述機械臂殼體的內(nèi)部，用于將所述密閉空間加壓至預(yù)設(shè)值。所述執(zhí)行裝置包括驅(qū)動機構(gòu)和牽引件，所述驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置于所述機械臂殼體的內(nèi)部，所述柔性手包括可變形的吸頭，所述牽引件的一端與所述驅(qū)動機構(gòu)連接，所述牽引件的另一端與所述吸頭連接。所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動所述牽引件運動。

所述牽引件用于在所述密閉空間處于所述預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下，牽引所述吸頭，使所述吸頭朝向所述機械臂殼體運動，并使所述吸頭與所述物品之間形成負壓；或者，釋放其對所述吸頭的牽引力，使所述吸頭遠離所述機械臂殼體運動，并使所述吸頭與所述物品之間的負壓消除。

進一步地，所述柔性手還包括可變形的吸肚，所述吸肚與所述吸頭連接，所述吸肚與所述機械臂殼體連接。

進一步地，所述吸肚與所述吸頭連接形成錐形結(jié)構(gòu)，且所述吸頭的截面尺寸小于所述吸肚的截面尺寸。

進一步地，所述吸頭的外壁具有一吸附面，所述吸附面為平面、凸面或者凹面。

進一步地，所述機械臂殼體向外延伸有連接部，所述柔性手套設(shè)于所述連接部外；所述連接部設(shè)置有通孔，所述機械臂殼體通過所述通孔與所述柔性手連通。

進一步地，所述連接部的外周緣設(shè)置有卡口，所述柔性手的內(nèi)周緣凸設(shè)有卡持部，所述卡持部與所述卡口配合。

進一步地，所述牽引件為導(dǎo)向線，所述驅(qū)動機構(gòu)包括電機和收線器，所述電機與所述收線器轉(zhuǎn)動連接，所述導(dǎo)向線的一端固定于所述收線器上，所述導(dǎo)向線的另一端固定連接于所述吸頭。所述收線器可正向轉(zhuǎn)動，并將所述導(dǎo)向線纏繞于所述收線器上，以使所述導(dǎo)向線牽引所述吸頭；或者，所述收線器可反向轉(zhuǎn)動，并將所述導(dǎo)向線從所述收線器上釋放，以使所述導(dǎo)向線釋放其對所述吸頭的牽引力。

進一步地，所述加壓裝置為氣泵。

一種應(yīng)用該柔性機械手的無人機，包括無人機本體和柔性機械手。所述柔性機械手用于抓取或釋放物品，其包括機械臂殼體、中空的柔性手、加壓裝置和執(zhí)行裝置。所述機械臂殼體與所述無人機本體連接。所述柔性手安裝于所述機械臂殼體上，并與所述機械臂殼體連通形成密閉空間。所述加壓裝置設(shè)置于所述機械臂殼體的內(nèi)部，用于將所述密閉空間加壓至預(yù)設(shè)值。所述執(zhí)行裝置包括驅(qū)動機構(gòu)和牽引件，所述驅(qū)動機構(gòu)設(shè)置于所述機械臂殼體的內(nèi)部，所述柔性手包括可變形的吸頭，所述牽引件的一端與所述驅(qū)動機構(gòu)連接，所述牽引件的另一端與所述吸頭連接。所述驅(qū)動機構(gòu)用于驅(qū)動所述牽引件運動。

所述牽引件用于在所述密閉空間處于所述預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下，牽引所述吸頭，使所述吸頭朝向所述機械臂殼體運動，并使所述吸頭與所述物品之間形成負壓；或者，釋放其對所述吸頭的牽引力，使所述吸頭遠離所述機械臂殼體運動，并使所述吸頭與所述物品之間的負壓消除。

進一步地，所述機械臂殼體遠離所述柔性手的一側(cè)設(shè)置有卡扣，所述無人機本體上設(shè)置有卡槽，所述卡扣與所述卡槽配合。

本實用新型實施例的有益效果是：

本實用新型實施例提供的柔性機械手在工作時，通過加壓裝置將密閉空間加壓至預(yù)設(shè)值，密閉空間處于預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下，牽引件在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下牽引吸頭，使吸頭朝向機械臂殼體運動，并使吸頭與物品之間形成負壓，從而將物品抓??；或者，牽引件在驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動下，釋放其對吸頭的牽引力，使吸頭遠離機械臂殼體運動，并使吸頭與物品之間的負壓消除，從而釋放物品。因此，本實用新型實施例提供的柔性機械手重量輕、便攜、操作簡單、靈活自由，且能夠?qū)崿F(xiàn)抓取和釋放不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品。

本實用新型實施例提供的應(yīng)用該柔性機械手的無人機由于采用該柔性機械手執(zhí)行設(shè)定的抓取和釋放物品的任務(wù)，操作簡單、靈活自由。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某個實施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本實用新型具體實施例提供的無人機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型具體實施例提供的柔性機械手的第一剖面視圖。

圖3為本實用新型具體實施例提供的柔性機械手的機械臂殼體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型具體實施例提供的柔性機械手的柔性手的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型具體實施例提供的柔性機械手的第二剖面視圖。

圖標(biāo)：100-柔性機械手；110-機械臂殼體；112-連接部；1121-通孔；1123-卡口；114-卡扣；120-柔性手；122-吸頭；1221-吸附面；124-吸肚；1241-卡持部；130-加壓裝置；140-執(zhí)行裝置；142-驅(qū)動機構(gòu)；1421-電機；1423-收線器；144-牽引件；150-密閉空間；200-無人機本體；210-卡槽；300-無人機。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設(shè)計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“上”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另外有更明確的規(guī)定與限定，術(shù)語“設(shè)置”、“連接”應(yīng)做更廣義理解，例如，“連接”可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或是一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實用新型中的具體含義。

下面結(jié)合附圖，對本實用新型的實施方式作詳細說明，在不沖突的情況下，下述的實施例中的特征可以相互組合。

本實用新型的較佳實施例提供了一種抓取和搬運物品的設(shè)備，該設(shè)備包括相互連接的機體和柔性機械手100。由于采用該柔性機械手100，該設(shè)備能通過柔性機械手100執(zhí)行設(shè)定的抓取任務(wù)，抓取和釋放不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品。該設(shè)備可以是無人機300或機器人等，相應(yīng)地，該機體可以是無人機本體200或機器人本體等，另外，該柔性機械手100也可以獨立使用。

請參照圖1，本實施例中，以該抓取和搬運物品的設(shè)備為無人機300為例進行具體說明。本實施例提供的無人機300包括相互連接的無人機本體200和柔性機械手100。該柔性機械手100可通過其內(nèi)部壓力實現(xiàn)抓取和釋放不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品，操作簡單、靈活自由。

本實施例中，無人機本體200設(shè)置有卡槽210，用于與柔性機械手100配合，以將柔性機械手100安裝于無人機本體200上。

請參照圖2，本實施例提供的柔性機械手100包括機械臂殼體110、柔性手120、加壓裝置130和執(zhí)行裝置140。

柔性手120安裝在機械臂殼體110上。加壓裝置130設(shè)置于機械臂殼體110的內(nèi)部。執(zhí)行裝置140設(shè)置于機械臂殼體110的內(nèi)部，并且執(zhí)行裝置140與柔性手120連接。

柔性手120與機械臂殼體110相互連通，即形成了密閉空間150。加壓裝置130用于將密閉空間150加壓至預(yù)設(shè)值，以使柔性手120在與物品的表面接觸時相互貼合，以吸取物品。執(zhí)行裝置140用于帶動柔性手120朝向機械臂殼體110運動，并且柔性手120貼合被抓取物品的形狀向柔性機械手100的內(nèi)部凹陷變形，產(chǎn)生負壓，實現(xiàn)抓取物品的功能，或者，用于釋放其對柔性手120的牽引力，從而釋放物品。

請參照圖3，機械臂殼體110大致呈長方體形殼體結(jié)構(gòu)，其為中空結(jié)構(gòu)，且一側(cè)與柔性手120連通，用以與柔性手120形成密閉空間150。

本實施例中，機械臂殼體110的一側(cè)向外延伸有連接部112。該連接部112用于安裝柔性手120。本實施例中，連接部112的外周緣設(shè)置有至少一圈卡口1123，用于與柔性手120配合。連接部112的中部設(shè)置有通孔1121，可以理解的是，機械臂殼體110和柔性手120通過該通孔1121相互連通，并形成密閉空間150。并且，該通孔1121可供執(zhí)行裝置140穿過，以使執(zhí)行裝置140與柔性手120連接。

機械臂殼體110遠離連接部112的一側(cè)用于與無人機本體200連接。本實施例中，機械臂殼體110遠離連接部112的一側(cè)設(shè)置有卡扣114，卡扣114與無人機本體200上的卡槽210配合，以實現(xiàn)柔性機械手100掛載在無人機本體200上，從而執(zhí)行無人機本體200設(shè)定的抓取任務(wù)。并且，本實施例中，卡扣114和卡槽210還可以通過螺栓進一步固定。

應(yīng)當(dāng)理解，本實用新型的其他實施例中，無人機本體200與機械臂殼體110的連接結(jié)構(gòu)并不限于卡扣114與卡槽210的配合，也可以是其他連接結(jié)構(gòu)。例如，可以通過在無人機本體200上設(shè)置夾持件，在機械臂殼體110遠離連接部112的一側(cè)設(shè)置夾持部，夾持部與夾持件配合以完成柔性機械手100和無人機本體200的連接。

并且，本實施例中，機械臂殼體110為剛性結(jié)構(gòu)，由輕質(zhì)的塑料制成。

請參照圖4，柔性手120包括相互連接的吸頭122和吸肚124，本實施例中，吸頭122和吸肚124一體成型。并且，吸頭122和吸肚124在外力作用下，均可發(fā)生形變。應(yīng)當(dāng)理解，柔性手120為柔性的可變形的中空結(jié)構(gòu)，用于抓取或者釋放物品。

吸肚124的內(nèi)周緣凸設(shè)有至少一圈卡持部1241，卡持部1241用于與卡口1123配合。通過卡持部1241與卡口1123的配合，吸肚124可穩(wěn)定地套設(shè)在連接部112上，以實現(xiàn)機械臂殼體110與柔性手120的緊密貼合，保證密閉空間150的氣密性。

吸頭122的內(nèi)壁和執(zhí)行裝置140連接，吸頭122的外壁具有一吸附面1221?？梢岳斫獾氖牵訅貉b置130向密閉空間150加壓至預(yù)設(shè)值時，吸附面1221與被抓取的物品表面接觸，吸附面1221可貼合被抓取物體的形狀，在執(zhí)行裝置140的牽引作用下，吸附面1221可向柔性機械手100的內(nèi)部凹陷變形，并在物品表面與吸附面1221之間形成負壓，實現(xiàn)抓取物品的功能；在執(zhí)行裝置140釋放其對吸頭122牽引作用時，吸附面1221可恢復(fù)原狀，負壓消除，從而釋放物品。

需要說明的是，只要能實現(xiàn)吸附面1221在擠壓力作用下，能與物品緊密貼合，并在執(zhí)行裝置140的作用力下產(chǎn)生負壓，吸取物品，或者，在執(zhí)行裝置140釋放作用力時，恢復(fù)形狀，吸附面1221可以設(shè)計為平面、凸面或者凹面。

作為優(yōu)選，本實施例中，柔性手120呈錐形結(jié)構(gòu)。且吸頭122的截面尺寸小于吸肚124的截面尺寸。

可以理解的是，吸頭122的截面尺寸小，與物品表面接觸時，可快速產(chǎn)生負壓。并且，吸頭122吸取物品后，在執(zhí)行裝置140的牽引作用下，物品朝向機械臂殼體110運動，由于吸肚124的截面尺寸較大，吸肚124發(fā)生形變，可向物體表面施加更大的壓力，以保證柔性手120更牢固的抓取，實現(xiàn)最大的抓取力量。

優(yōu)選地，本實施例中，柔性手120由變形效果好的橡膠材料制成，重量輕，可實現(xiàn)對手機、微型電機、螺絲刀等多種物品的抓取。

請參照圖5，作為優(yōu)選，本實施例中，加壓裝置130為氣泵。氣泵固定在機械臂殼體110的內(nèi)壁上。

通過加壓裝置130將密閉空間150加壓至預(yù)設(shè)值，可在密閉空間150內(nèi)形成一定壓力，擠壓柔性手120的內(nèi)壁，使柔性手120與被抓取的物品表面接觸時，可產(chǎn)生擠壓力。

需要說明的是，在實際生產(chǎn)中，可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員的經(jīng)驗，將加壓裝置130向密閉空間150加壓的預(yù)設(shè)值設(shè)定為適當(dāng)?shù)闹?，使密閉空間150形成一定壓力，并使柔性手120與不同種類、不同尺寸及不同重量的被抓取的物品的表面接觸時，產(chǎn)生擠壓力。

應(yīng)當(dāng)理解，在其他較佳實施例中，加壓裝置130還可以有不同的變化，例如，設(shè)計為加熱器等，以實現(xiàn)在密閉空間150內(nèi)形成一定壓力的效果。

執(zhí)行裝置140包括驅(qū)動機構(gòu)142和牽引件144，驅(qū)動機構(gòu)142設(shè)置于機械臂殼體110的內(nèi)部，牽引件144的一端與驅(qū)動機構(gòu)142連接，牽引件144的另一端穿過通孔1121，并與吸頭122的內(nèi)壁連接。

并且，驅(qū)動機構(gòu)142用于驅(qū)動牽引件144運動。牽引件144與吸頭122的內(nèi)壁相互連接，因此，所述牽引件144用于在密閉空間150處于預(yù)設(shè)值的狀態(tài)下牽引吸頭122，并使吸頭122朝向機械臂殼體110運動，以使吸頭122與物品之間形成負壓；或者，釋放其對吸頭122的牽引力，使吸頭122遠離機械臂殼體110運動，以使吸頭122與物品之間的負壓消除。

作為優(yōu)選，本實施例中，驅(qū)動機構(gòu)142包括電機1421和收線器1423，電機1421與收線器1423轉(zhuǎn)動連接，牽引件144為導(dǎo)向線。導(dǎo)向線的一端固定于收線器1423上，導(dǎo)向線的另一端穿過通孔1121，并固定連接于吸頭122的內(nèi)壁上。

可以理解的是，隨著電機1421的正向轉(zhuǎn)動，收線器1423可正向轉(zhuǎn)動，并將導(dǎo)向線纏繞于收線器1423上，以使導(dǎo)向線牽引吸頭122。隨著電機1421的反向轉(zhuǎn)動，收線器1423可反向轉(zhuǎn)動，并將導(dǎo)向線從收線器1423上釋放，以使導(dǎo)向線釋放其對吸頭122的牽引力。

導(dǎo)向線牽引吸頭122時，由于吸附面1221與物品表面的負壓作用，可實現(xiàn)抓取物品。導(dǎo)向線釋放其對吸頭122的牽引力時，由于密閉空間150內(nèi)加壓裝置130提供的壓力作用，使吸附面1221與物品表面的負壓消除，可釋放物品。

當(dāng)然，在其他較佳實施例中，執(zhí)行裝置140還可以有不同的變化，例如，執(zhí)行裝置140可為凸輪機構(gòu)，該凸輪機構(gòu)包括凸輪和連接桿。連接桿用于與凸輪機構(gòu)及吸頭122連接，凸輪機構(gòu)用于牽引連接桿運動，以實現(xiàn)帶動吸頭122朝向或遠離機械臂殼體110運動，進一步地，實現(xiàn)抓取或釋放物品的作用。

需要說明的是，整體上，柔性機械手100體積適中，總重不超過300克，便于攜帶。當(dāng)然，生產(chǎn)時，可根據(jù)本行業(yè)技術(shù)人員的操作經(jīng)驗和實際需要，對柔性機械手100的尺寸做不同的變化。

本實施例提供的柔性機械手100的工作原理是：

通過加壓裝置130將密閉空間150加壓至預(yù)設(shè)值，在密閉空間150產(chǎn)生一定壓力，此時，導(dǎo)向線對吸頭122未產(chǎn)生拉力，整體移動柔性機械手100，使吸頭122與物品的表面接觸，吸附面1221貼合被抓取物體的形狀。此時，電機1421正向轉(zhuǎn)動，帶動收線器1423正向轉(zhuǎn)動，將導(dǎo)向線纏繞在收線器1423上，從而牽引吸頭122朝向機械臂殼體110運動，吸附面1221向柔性機械手100的內(nèi)部凹陷變形，并在物品表面與吸附面1221之間形成負壓，實現(xiàn)抓取物品。并且，吸肚124發(fā)生形變，可向物體表面施加更大的壓力，以保證柔性手120更牢固的抓取，實現(xiàn)最大的抓取力量。電機1421反向轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)向線可從收線器1423上釋放，進一步地，可釋放其對吸頭122的牽引力，由于密閉空間150內(nèi)存在由氣泵產(chǎn)生的壓力，使吸附面1221恢復(fù)形狀，吸頭122與物品之間的負壓消除，從而實現(xiàn)釋放物品。

綜上所述，本實用新型提供的柔性機械手100體積小、重量輕、便攜，能夠抓取和釋放不同位置、不同種類及不同形態(tài)結(jié)構(gòu)的多種物品。本實用新型提供的無人機300包括該柔性機械手100，操作簡單、靈活自由。

以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。