[发明专利]一种基于静电驱动的多关节柔性夹持指及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种基于静电驱动的多关节柔性夹持指及其驱动方法。该多关节柔性夹持指包括弯曲驱动机构、夹持指主体和伸直驱动机构。所述的夹持指主体包括柔性支撑体和关节板。三块关节板均固定在柔性支撑体的内侧，且沿着柔性支撑体的长度方向依次间隔排列。相邻的两块关节板的连接处形成夹持指主体的弯曲关节位置。柔性支撑体的外侧设置有与两个弯曲关节位置分别对齐的两个安装槽。弯曲驱动机构包括由内至外依次层叠并固定的柔性关节铰链、内侧电极组、第一介电液驱动袋和外侧电极组。伸直驱动机构包括伸直电极片和第二介电液驱动袋。本发明能够通过向不同的电极对施加电压，实现夹持指两个关节的任意弯曲控制。

技术领域

本发明属于多关节柔性驱控技术领域，具体涉及一种基于静电驱动的多关节柔性夹持指及其驱动方法。

背景技术

软体机器人由于其内在高度的灵活性、良好的顺应性、出色的适应性和自然安全的可交互性，在医疗、教育、服务、救援、探索、可穿戴设备等领域越来越受到重视，并展示出巨大的发展潜力。然而目前的柔性机械手领域仍存在难以小型化，驱动机构繁琐，运动灵活性不足的问题。此外，现有的柔性机械手的每个关节大多都需要一个独立的驱动气路或液路，这大大提高了柔性机械手的复杂度；因此需要设计一种不需要外部气源或液源，能够使用同一个动力元件同时驱动多个关节的柔性机械手。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于静电驱动的多关节柔性夹持指及其驱动方法。

本发明一种基于静电驱动的多关节柔性夹持指，包括弯曲驱动机构、夹持指主体和伸直驱动机构。所述的夹持指主体包括柔性支撑体和关节板。三块关节板均固定在柔性支撑体的内侧，且沿着柔性支撑体的长度方向依次间隔排列。相邻的两块关节板的连接处形成夹持指主体的弯曲关节位置。柔性支撑体的外侧设置有与两个弯曲关节位置分别对齐的两个安装槽。

所述的弯曲驱动机构包括由内至外依次层叠并固定的柔性关节铰链、内侧电极组、第一介电液驱动袋和外侧电极组。相邻两块关节板之间通过柔性关节铰链连接。内侧电极组包括三块内侧电极片。三块内侧电极片与三块关节板分别固定。三块关节板均与第一介电液驱动袋内侧固定。

所述的外侧电极组包括三块外侧电极片。三块外侧电极片均与第一介电液驱动袋的外侧面固定。三块外侧电极片沿着夹持指主体依次排列。位于中间的外侧电极片与位于中间的内侧电极片对齐。位于两端的内侧电极片和位于两端的外侧电极片与两个弯曲关节位置分别对齐。向相互对应的内侧电极片与外侧电极片之间施加电压时，相互对应的内侧电极片与外侧电极片吸合。

所述的伸直驱动机构包括伸直电极片和第二介电液驱动袋。两个伸直电极片与柔性支撑体上对应的安装槽的两个侧壁分别粘接固定。第二介电液驱动袋设置在两个伸直电极片之间。

作为优选，所述的夹持指主体的外端固定有夹持垫。夹持垫的外侧面设置有防滑条纹。

作为优选，所述的柔性支撑体包括条形囊体和堵塞颗粒。条形囊体内部填充有堵塞颗粒。条形囊体上设置有连接负压发生装置的抽气口。

作为优选，所述的外侧电极片和内侧电极片均采用平纹导电布。

作为优选，三块外侧电极片沿着夹持指主体依次间隔排列。相邻两块内侧电极片之间的连接处与对应的弯曲关节位置对齐。

作为优选，所述的介电驱动袋的材质为PET。

作为优选，所述的柔性关节铰链采用弹性薄膜。柔性关节铰链的厚度0.5mm～1mm。

作为优选，所述的第一介电液驱动袋和第二介电液驱动袋内均填充有介电液体。

作为优选，所述的伸直电极片的材质为铜。

作为优选，所述的介电液体采用二甲基硅油。