[发明专利]机器人指尖装置和具有它的机器人手指

说明书

本公开提出的一种机器人指尖装置和具有它的机器人手指。所述机器人指尖装置包括：磁性软体，所述磁性软体具有密闭容纳腔，所述密闭容纳腔内填充有刚度调节介质，所述刚度调节介质用于通过所述密封容纳腔的容积变化改变所述磁性软体的刚度；变压组件，所述变压组件与所述密闭容纳腔连通，用于改变所述密闭容纳腔内的气压，以使所述磁性软体变形而改变所述密封容纳腔的容积；以及磁传感器，安装于所述磁性软体外表面，用于采集所述磁性软体的磁场信息。所述机器人手指包括指体和设在所述指体的末端的所述机器人指尖装置。本公开具有磁触觉感知，吸附抓取以及变刚度的特性，其成本低，吸附效果好，感知能力好，可控性良好。

技术领域

本公开属于软体机器人技术领域，特别涉及一种机器人指尖装置及机器人手指。

背景技术

近十几年来软体机器人技术迅速发展，不同于传统的刚性机器人，软体机器人通常是由低刚度柔性材料制作而成，具有较大的柔性和连续变形的能力，自由度较多，与环境交互时的安全性较高，软体机器人是当前机器人领域研究的热点方向，由于其安全性高，灵活度高等特性，软体机器人受到了广泛的关注，多国研究机构都对其进行了相应的研究。

但是软体机器人也存在感知能力差、可控性较差等缺点。因此产生了采用软体结构集成到刚性机器人上的方案，集成了传统机器人的精确控制的能力以及软体机器人的安全性，柔顺性；基于这种方案的机械手可操作范围更加广泛(包括柔性物体、不规则形状物体、易碎物体等)，但是仍存在可靠性低、结构复杂及集成度较差等缺陷。

发明内容

本公开旨在解决上述问题采取的技术方案是：

本公开的实施例提出的一种具有触觉感知能力、且能提高机械手抓取操作的稳定性和安全性的机器人指尖装置。

根据本发明实施例的机器人指尖装置包括：

磁性软体，所述磁性软体具有密闭容纳腔，所述密闭容纳腔内填充有刚度调节介质，所述刚度调节介质用于通过所述密封容纳腔的容积变化改变所述磁性软体的刚度；

变压组件，所述变压组件与所述密闭容纳腔连通，用于改变所述密闭容纳腔内的气压，以使所述磁性软体变形而改变所述密封容纳腔的容积；以及

磁传感器，所述磁传感器安装于所述磁性软体的外表面，用于采集所述磁性软体的磁场信息。

本公开提出的一种机器人指尖装置，结构简单，成本低，采用变压组件结合刚度调节介质实现变刚度以及微小物体的抓取；由于变压组件的气压可调，在指尖装置完成变刚度之前，整体结构保持一定的柔性，接触物体之后通过变压组件进行抽真空操作，使得磁性软体与物体间的摩擦力增大，整个指尖装置可以实现一定的吸附效果以及变刚度效果。通过磁传感器采集机器人指尖表面的磁场信息，通过后续通用的神经网络，可利用采集的磁场信息分析出手指当前的接触力、接触位置等触觉信息，解决了软体指尖感知能力不足的问题。

在一些实施例中，所述刚度调节介质在未变形的密封容纳腔内的填充率为70％-85％。

在一些实施例中，所述磁性软体由硅橡胶和硬磁材料颗粒制成。

在一些实施例中，所述硅橡胶和所述硬磁材料颗粒的重量比为1～1.5：1。

在一些实施例中，所述刚度调节介质为颗粒阻塞材料。

在一些实施例中，所述颗粒阻塞材料选用咖啡粉末、细沙和玻璃粉末中的至少一种。

在一些实施例中，所述变压组件为抽气供气组件，所述抽气供气组件通过导气管与所述密闭容纳腔连通，所述通过插入所述磁性软体上设有与所述密闭容纳腔连通的气动接头，所述导气管与所述气动接头相连。

在一些实施例中，还包括底座，所述磁性软体设在所述底座上，所述磁传感器设置于所述磁性软体与所述底座之间。