[发明专利]一种气动式灵巧柔性机械手

说明书

本发明公开了一种气动式灵巧柔性机械手。包括多根灵巧柔性手指、手掌和气管；多根灵巧柔性手指之间间隔设置并依次铰接在手掌上，多根灵巧柔性手指与对应的气管相连并通过控制气管中的进气量来控制多根灵巧柔性手指的状态。手指骨骼内部安装有硅胶肌肉，硅胶肌肉与对应的气管相连，硅胶肌肉内进气后往手掌方向弯曲而带动手指骨骼弯曲；手指骨骼的底面与手掌铰接，手指骨骼底面的两侧对称地安装有气柱，各个气柱的上端分别与当前手指骨骼的底面固定连接，各个气柱的下端均安装在手掌上，各个气柱均与对应的气管相连，通过控制气管的进气量来控制对应气柱的轴向长度以实现单个手指左右摆动。本发明可以配合机械臂对物体进行灵巧抓取，十分灵活，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及机械手技术领域的一种柔性机械手，特别是涉及一种气动式灵巧柔性机械手。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人末端执行器的种类与数量日益增多，现在市场上常见的机械人末端执行器多为两指夹爪或三指夹爪，并且多数夹爪为刚性夹爪，不具备可以弯曲的柔性，这使得抓取一些特殊形状或是特殊材质的物体变得十分困难。现在市场上常见的机械夹爪中的每只夹爪多数只具有一个自由度，即只能实现对于普通物体的抓取和释放，并不能针对特殊形状与刚度不确定的物体进行柔性抓取。目前国内外市场急需多自由度、抓取刚度自适应的灵巧柔性仿人机械手。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种气动式灵巧柔性机械手，确切的说，是一种由“肌肉”与“骨骼”组成的多指灵巧柔性仿人机械手，可以对于普通形状和材质的物体以及特殊形状和材质的物品进行抓取。

本发明所采用的技术方案是：

本发明包括多根灵巧柔性手指、手掌和气管；多根灵巧柔性手指之间间隔设置并依次铰接在手掌上，多根灵巧柔性手指与对应的气管相连并通过控制气管中的进气量来控制多根灵巧柔性手指的状态，从而实现抓取操作。

所述多根灵巧柔性手指的结构相同，均包括手指骨骼、硅胶肌肉和气柱；

手指骨骼中空，手指骨骼内部安装有硅胶肌肉，硅胶肌肉与对应的气管相连，硅胶肌肉内进气后往手掌方向弯曲而带动手指骨骼弯曲，使得灵巧柔性手指往手掌方向弯曲通过控制气管的进气量来控制硅胶肌肉的弯曲程度，从而控制灵巧柔性手指的弯曲状态；当前手指骨骼的底面与手掌铰接，手指骨骼底面的两侧对称地安装有气柱，各个气柱的上端分别与当前手指骨骼的底面固定连接，各个气柱的下端均安装在手掌上，各个气柱均与对应的气管相连，通过控制气管的进气量来控制对应气柱的轴向长度，进而控制灵巧柔性手指在与弯曲方向垂直的方向上的倾斜角度，从而实现控制相邻两根灵巧柔性手指之间处于并拢或张开状态。

所述手指骨骼包括第一指节、第二指节、第三指节、指节根部和指节根部支撑平台；

第一指节、第二指节、第三指节、指节根部和指节根部支撑平台从上到下依次铰接，指节根部支撑平台与手掌铰接，硅胶肌肉的上端设置在第一指节内，硅胶肌肉的下端设置在指节根部支撑平台上，硅胶肌肉的中部设置在第二指节、第三指节和指节根部内，指节根部支撑平台下表面的两侧分别对称地固定安装有至少一个气柱。

所述硅胶肌肉为半圆形的柱状体，柱状体内部设置有半圆形的柱状空腔，柱状体的下部与对应的气管连通，气管用于给柱状空腔充气；所述柱状体的平侧面靠近手掌设置，柱状体的外圆周侧面和端面均设置有不可拉伸的绳，用于限制柱状体的轴向和周向膨胀，使得柱状空腔内充气后柱状体向往手掌方向弯曲。

所述气柱的内部设置有柱状空腔，气柱的下部与对应的气管连通，气管用于给柱状空腔充气；气柱的外圆周侧面设置有不可拉伸的绳，用于限制柱状体的周向膨胀，柱状空腔内充气后气柱沿轴向进行膨胀，从而调节灵巧柔性手指在与弯曲方向垂直的方向上的倾斜角度。