[发明专利]仿生柔性机械手

说明书

技术领域

本发明涉及机械装置技术领域，具体地说，涉及一种仿生柔性机械手，用于无人机在复杂地况下降落。

背景技术

机械手在工业生产过程中得到了广泛的应用，机械手作为最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，可以代替人的繁重劳动实现生产过程中的机械化和自动化。机械手的种类十分繁多，按照不同的分类方法可以衍生出各种各样的种类，例如：按照驱动方式分为液压式机械手、气动式机械手、电动式机械手和机械式机械手；按照适用范围可分为专用机械手和通用机械手；按照运动轨迹可分为点位轨迹控制机械手和连续轨迹控制机械手。目前工业中使用的机械手大多能实现精确的位置控制，同时由于使用的是刚性材料制作，关节处使用轴承连接，采用齿轮驱动，可以提供比较大的扭矩。这类机械手适用于普通规则性物体的抓取和移动，但是对不规则物体的抓取存在不适用性，这种不适用性体现在传统机械手需要提前编程来控制爪的移动和抓取，以及不能很好地识别非规则物体的外形，从而不能牢固的抓取此种物体。例如：普通刚性机械手，在抓取圆柱状物体时拥有良好的表现，但如果把这种规则的圆柱状物体换成椎体、粗细不一致的棍状物体时就会出现抓不牢，部分机械手指接触不到物体的情况。此外，这类机械手的结构较为复杂，在抓取物体时对物体产生损伤的可能性比较大。

仿生柔性机械手的机械结构简单，能够实现自适应抓取，由于柔性材料抓取物体时会产生形变，故而对物体产生损伤的可能性较小，对于无人机在不规则地形、或者丛林、或者树梢等复杂地况时降落具有良好的适应性。但现有的仿生柔性机械手结构复杂，需要特殊编程，自适应性效果差，且制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种结构简单、不特殊编程、制造成本低的仿生柔性机械手，能够有效抓取物体，不仅能够抓取规则物体，还可以抓取不规则物体，对于无人机在不规则地形降落、仿生爬行机器人在复杂地形爬行具有重要意义。

为了达到上述目的，本发明提供了一种仿生柔性机械手，包括：

至少两个柔性手指，用于抓取物体，所述柔性手指包括至少两个指部骨架，相邻两个指部骨架之间通过柔性关节连接；

驱动单元，用于驱动柔性手指动作，所述驱动单元包括柔性牵引件和用于驱动柔性牵引件动作的驱动机构，柔性牵引件的数量与柔性手指的数量相同，每个柔性牵引件一端连接与驱动机构上，另一端穿过一个柔性手指的所有指部骨架和柔性关节，连接到该柔性手指最末端的指部骨架上；

固定单元，用于固定所述柔性手指根部的指部骨架和固定驱动机构。

优选的，所述驱动机构的数量与柔性牵引件的数量相同，每一个驱动机构均驱动一个柔性牵引件动作。

优选的，偶数个柔性手指分为数量相等的两组并列排布，且两组柔性手指一一对应时，所述驱动机构的数量为柔性牵引件的一半，每一个驱动机构均驱动两个柔性牵引件动作。

优选的，所述驱动机构包括一驱动件和一安装于驱动件转动轴上的柔性牵引件卷绕转置，柔性牵引件与柔性牵引件卷绕装置连接。

优选的，所述固定单元包括相互连接的第一固定件和第二固定件，柔性手指根部的指部骨架安装于第一固定件上，驱动机构安装于第一固定件与第二固定件之间形成的空间中。

优选的，所述第二固定件上安装有驱动件固定架，驱动件安装于驱动件固定架上。

优选的，第一固定件上设有用于柔性牵引件穿过的通道，柔性牵引件穿过通道与柔性手指最末端的指部骨架连接。

优选的，指部骨架和柔性关节上设有用于柔性牵引件穿过的通道，柔性牵引件通过通道将每个柔性手指的所有指部骨架和柔性关节连接起来。

进一步的，每个指部骨架的抓取侧均设有指肚硅胶。

优选的，指部骨架和柔性关节使用一体化铸造模具或3D打印制造的一次性成型模具一次性制造而成。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的机械手，柔性手指包括指部骨架和柔性关节，柔性关节不仅能够在一个方向弯曲，还可以左右上下弯曲，自适应性好，且柔性手指的动作由柔性牵引件和驱动结构控制，不需要特殊编程，结构简单，操作方便，制造成本低。