一种磁流变液软体夹具

摘要

一种磁流变液软体夹具，包括上部线圈、下部线圈、软体曲板，软体曲板包括外表面的弹性薄膜和内部填充的磁流变液，若干软体曲板围成上、下开口的筒状结构，软体曲板向筒状结构内侧弯曲一定弧度，上部线圈、下部线圈分别固定在筒状结构的顶部、底部。本发明的一种磁流变液软体夹具，通过电流控制线圈运动以及产生空间磁场，结构简单，成本较低，且磁流变液具有毫秒级磁化能力，整体抓取过程反应迅速、效率较高。

权利要求

1.一种磁流变液软体夹具，其特征在于，包括上部线圈(1)、下部线圈(1’)、软体曲板(2)，所述软体曲板(2)包括外表面的弹性薄膜和内部填充的磁流变液，若干所述软体曲板(2)围成上、下开口的筒状结构，所述软体曲板(2)向所述筒状结构内侧弯曲，所述上部线圈(1)固定在所述筒状结构的顶部，所述下部线圈(1’)固定在所述筒状结构的底部；每个所述软体曲板(2)的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的内侧有两个水平方向的弯曲凹槽(5)，其中一个内侧的弯曲凹槽(5)位于所述软体曲板(2)的上部，另一个内侧的弯曲凹槽(5)位于所述软体曲板(2)的中部；每个所述软体曲板(2)的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的外侧有两个水平方向的弯曲凹槽(5)，其中一个外侧的弯曲凹槽(5)位于所述软体曲板(2)的上部，另一个外侧的弯曲凹槽(5)位于所述软体曲板(2)的中部。

2.根据权利要求1所述的一种磁流变液软体夹具，其特征在于，所述弯曲凹槽(5)的横截面为半圆形。

3.根据权利要求2所述的一种磁流变液软体夹具，其特征在于，每个所述软体曲板(2)的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的内侧具有水平方向的上曲面凸起(4’)和下曲面凸起(4)，所述上曲面凸起(4’)和下曲面凸起(4)位于所述软体曲板(2)的下部。

4.根据权利要求3所述的一种磁流变液软体夹具，其特征在于，所述上曲面凸起(4’)和所述下曲面凸起(4)的截面为半圆形，所述上曲面凸起(4’)的截面半圆直径小于所述下曲面凸起(4)的截面半圆直径。

5.根据权利要求4所述的一种磁流变液软体夹具，其特征在于，还包括与所述软体曲板(2)数量相等的若干铰链，每个所述铰链的第一叶片(3)固定粘结在所述下部线圈(1’)与一个所述软体曲板(2)的底部之间，每个所述铰链的第二叶片(3’)固定粘结在一个所述软体曲板(2)的下曲面凸起(4)表面，所述铰链的铰接部位置于所述筒状结构内部。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种磁流变液软体夹具，其特征在于，所述软体曲板(2)的数量设置为4。

说明书

一种磁流变液软体夹具

技术领域

[0001] 本发明涉及一种夹具，具体涉及一种磁流变液软体夹具。

背景技术

[0002] 传统的机器人手臂夹具可分为刚体夹具和软体夹具，刚体夹具应用较早，适应范围广泛。但是，当刚体夹具抓取力矩较大时，其较高硬度的接触表面容易对软体或者易碎物
品造成损害；抓取力矩较小时，又不能实现可靠的抓取目的。目前应用较多的软体夹具主要
是通过气动和液压等方式控制软体抓手变形，实现抓取目的。但是，气动与液压装置成本较
高，体积较大，不易集成化处理，且驱动反应滞后时间较长。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是刚体夹具硬度较高、易对被夹取的软体或易碎物品造成损害。本发明提出一种基于磁流变液的软体夹具，该夹具通过电流控制线圈运动以及产
生空间磁场，实现对软体或者易碎物品的可靠、无损害抓取。

[0004] 为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

[0005] 一种磁流变液软体夹具，其特征在于，包括上部线圈、下部线圈、软体曲板，所述软体曲板包括外表面的弹性薄膜和内部填充的磁流变液，若干所述软体曲板围成上、下开口
的筒状结构，所述软体曲板向所述筒状结构内侧弯曲，所述上部线圈固定在所述筒状结构
的顶部，所述下部线圈固定在所述筒状结构的底部。

[0006] 进一步的，每个所述软体曲板的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的内侧有两个水平方向的弯曲凹槽，其中一个内侧的弯曲凹槽位于所述软体曲板的上部，另一个内侧的弯
曲凹槽位于所述软体曲板的中部；每个所述软体曲板的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的
外侧有两个水平方向的弯曲凹槽，其中一个外侧的弯曲凹槽位于所述软体曲板的上部，另
一个外侧的弯曲凹槽位于所述软体曲板的中部。

[0007] 进一步的，所述弯曲凹槽的横截面为半圆形。

[0008] 进一步的，每个所述软体曲板的外表面弹性薄膜在所述筒状结构的内侧具有水平方向的上曲面凸起和下曲面凸起，所述上曲面凸起和下曲面凸起位于所述软体曲板的下
部。

[0009] 进一步的，所述上曲面凸起和所述下曲面凸起的截面为半圆形，所述上曲面凸起的截面半圆直径小于所述下曲面凸起的截面半圆直径。

[0010] 进一步的，还包括与所述软体曲板数量相等的若干铰链，每个所述铰链的第一叶片固定粘结在所述下部线圈与一个所述软体曲板的底部之间，每个所述铰链的第二叶片固
定粘结在一个所述软体曲板的下曲面凸起表面，所述铰链的铰接部位置于所述筒状结构内
部。

[0011] 进一步的，所述软体曲板的数量设置为4。

[0012] 与现有技术相比，本发明的有益效果：

[0013] 本发明的一种磁流变液软体夹具，通过软体曲板在线圈移动与空间磁场联合作用下挤压变形，紧密贴合抓取物的不规则表面并保持稳定，避免刚性接触损伤物体；软体曲板
的下曲面凸起带动铰链第二叶片转动，可有效贴合并锁住抓取物，避免抓取物的脱落。

[0014] 通过电流控制线圈运动以及产生空间磁场，结构简单，成本较低，且磁流变液具有毫秒级磁化能力，整体抓取过程反应迅速、效率较高。

附图说明

[0015] 为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发
明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可
根据这些附图获得其他附图。

[0016] 图1是本发明实施例中的磁流变液软体夹具三维模型；

[0017] 图2是本发明实施例中的磁流变液软体夹具三维截面图；

[0018] 图3是本发明实施例中的磁流变液软体夹具抓取物体三维模型；

[0019] 图4是本发明实施例中的磁流变液软体夹具抓取物体三维截面图；

[0020] 图5是本发明实施例中的铰链三维模型。

[0021] 以上图1‑5中：1‑上部线圈；1’‑下部线圈；2‑软体曲板；3‑第一叶片；3’‑第二叶片；4‑下曲面凸起；4’‑上曲面凸起；5‑弯曲凹槽；6‑抓取物。

具体实施方式

[0022] 如图1所示，一种磁流变液软体夹具，包括上部线圈1、下部线圈1’、软体曲板2，4个相同的软体曲板2围成上、下开口的筒状结构，上部线圈1、下部线圈1’分别固定在软体曲板
2围成的筒状结构的顶部、底部。软体曲板2由外表面的弹性薄膜和内部填充的磁流变液构
成，每个软体曲板2整体都向筒状结构的内侧弯曲一定的弧度，便于软体曲板2向筒状结构
的内侧弯曲。如图2所示，每个软体曲板2外表面的弹性薄膜上，上部和中部位置在筒状结构
的内、外两侧各有两个水平方向的弯曲凹槽5，筒状结构的内、外两侧弯曲凹槽5相对设置，
每个软体曲板2有4个弯曲凹槽5，弯曲凹槽5的横截面为半圆形，方便软体曲板2在弯曲凹槽
5的位置向筒状结构的内侧弯曲。每个软体曲板2的外表面弹性薄膜在筒状结构的内侧具有
水平方向的上曲面凸起4’和下曲面凸起4，上曲面凸起4’和下曲面凸起4位于软体曲板2的
下部。上曲面凸起4’和所述下曲面凸起4的截面为半圆形，上曲面凸起4’的截面半圆直径小
于所述下曲面凸起4的截面半圆直径。磁流变液软体夹具还包括4个铰链，每个所述铰链的
第一叶片3与第二叶片3’之间的最大角度为180°。每个铰链的第一叶片3固定粘结在下部线
圈1’与一个软体曲板2的底部之间，第二叶片3’固定粘结在一个软体曲板2的下曲面凸起4
表面，铰链的铰接部位置于筒状结构内部。

[0023] 如图3所示，当上部线圈1和下部线圈1’通入方向相同的电流时，上部线圈1和下部线圈1’内的电流产生的磁场方向相同，两线圈具有相互吸引的运动，由于每个软体曲板2整
体都向筒状结构的内侧弯曲一定的弧度，两个线圈相互吸引挤压4个软体曲板2向内侧弯
曲，此时软体曲板2上的弯曲凹槽5易产生形变，促进了软体曲板2整体向筒状结构内侧弯曲
并挤压抓取物6。同时，上部线圈1和下部线圈1’产生的空间磁场对软体曲板2内部填充的磁
流变液进行磁化，磁流变液由流体转变为胶体，使得软体曲板2紧密接触抓取物6的表面并
保持稳定。如图4所示，软体曲板2向筒状结构内侧弯曲时，下部的上曲面凸起4’和下曲面凸
起4受到磁流变液的压力增大，产生大尺度形变，带动与其粘结在一起的第二叶片3’旋转贴
合至抓取物6的表面。铰链的第二叶片3’最大可旋转至与第一叶片3处于同一平面的位置。
因此，当抓取物6因重力下滑时，第二叶片3’会进一步旋转，当旋转至与第一叶片3平行时铰
链自锁，有效防止了抓取物6的脱落。最后，当上部线圈1和下部线圈1’通入方向相反电流
时，上部线圈1和下部线圈1’内的电流产生的磁场方向相反，两线圈相互排斥，使得软体曲
板2被拉伸并与抓取物6脱离，第二叶片3’往回旋转，第二叶片3’与第一叶片3夹角变小，完
成对抓取物6的释放。