[发明专利]一种多自由度气动柔性机械手

说明书

本发明公开了一种多自由度气动柔性机械手。包括多自由度柔性执行器、圆形底座和密封底座，圆形底座沿周向等间隔设有三个固定端，每个固定端开有三个气管通孔和一个导线放置孔，每个固定端端口向外延伸形成凸缘，密封底座嵌装于凸缘内，每个固定端通过密封底座安装有多自由度柔性执行器，多自由度柔性执行器内部设有三个气道，三个气道中间设有柱形空腔；密封底座的三个进气道分别插入三个气道，密封底座的柱形座插入柱形空腔；多自由度柔性执行器内部安装有两个通过弯曲导线相连的惯性传感器。本发明结构紧凑，多充气组件充气时可进行多个自由度的指定角度弯曲操作，解决了传统气动执行器无法进行多自由度操作与角度反馈的问题。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种多自由度气动柔性机械手。

背景技术

机械手作为一种广泛应用于工业自动化领域的执行机构，其作用包括物体运输、物体加工与物体组装等，传统的机械手为刚性材料，在操作过程中可能会对物体造成损坏。柔性机械手可对柔软易碎物体如水果、软组织等进行抓取与操作。目前已有的气动柔性执行器仅包含单一自由度即只能在一个方向进行弯曲，无法进行更加精密的操作；而且已有的气动柔性执行器并不含有弯曲与压力传感器来反应其弯曲程度与接触压力。因此，包含传感器的多自由度气动柔性机械手可进行在无法承受较大压力操作环境下的精密操作，对医疗康复、日常生活与精加工场合中操作与辅助具有重要的意义。

目前，国内外常用的气动柔性执行器的内部结构为网格式结构，在外部气压的作用下网格进行膨胀，网络式结构下部几乎无膨胀，通过对外部气压的维持形成了气动柔性执行器的形变。同时，常用的气动柔性执行器的内部未包含角度传感器。这些气动柔性执行器的缺点是无法进行多方向的弯曲，同时也无法得到角度的反馈，不利于进行复杂精密的操作。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种多自由度气动柔性机械手，可应用于柔性易碎物体的抓取，且具有角度检测与反馈。

本发明采用的技术方案如下

本发明的多自由度气动柔性机械手包括多自由度柔性执行器、圆形底座和密封底座，圆形底座沿周向等间隔设有三个固定端，每个固定端开有三个气管通孔和一个导线放置孔，每个固定端一侧端口的三个气管通孔通过气管与充气组件相连，每个固定端另一侧端口向外延伸形成凸缘；凸缘内侧面开有导槽，密封底座通过外侧面设有的与导槽配合安装的凸块嵌装于凸缘内，密封底座开有与固定端位置相对应的三个气管通孔和一个导线放置孔，密封底座的三个气管通孔向外延伸形成三个进气道，密封底座中间设置有柱形座。

每个固定端通过密封底座安装有多自由度柔性执行器，多自由度柔性执行器内部设有三个与多自由度柔性执行器端部相通的气道，三个气道分别对应多自由度柔性执行器的三个侧面，三个气道中间设有柱形空腔；密封底座的三个进气道分别插入三个气道，密封底座的柱形座插入柱形空腔；多自由度柔性执行器内部未设有气道的一侧安装有两个通过弯曲导线相连的惯性传感器。

所述多自由度柔性执行器内部三个气道对应的外侧面设有增大拉伸面积的弯曲褶皱，每个气道靠近外表面的一侧设有增大拉伸面积的梯形弯曲结构，梯形弯曲结构的凸起处对应外侧面弯曲褶皱的凸起处。

所述多自由度气动柔性执行器与密封底座连接的端部套装有金属环状夹具用于夹紧与密封。

所述多自由度柔性执行器的三个侧面分别对应由气道Ⅰ、气道Ⅱ和气道Ⅲ组成的三个气道，气道Ⅰ靠近圆形底座的外侧边缘，气道Ⅱ和气道Ⅲ分别位于气道Ⅰ的左右两侧；每个固定端的导线放置孔靠近圆形底座中心。

通过充气组件对气道充气，多自由度气动柔性执行器朝充气的反方向一侧弯曲；充气组件与控制器相连，控制器通过充气组件控制多自由度气动柔性执行器进行充气与吸气，实现多自由度气动柔性机械手多方向的弯曲。

当充气组件对每个多自由度气动柔性执行器的气道Ⅰ同时充气时，每个多自由度气动柔性执行器均朝向圆形底座中心弯曲，多自由度气动柔性执行器实现对物体的抓取。