[发明专利]软体机械臂及其使用方法

说明书

本发明提供一种软体机械臂及其使用方法。所述软体机械臂包含设置在软体臂体的凹槽中的霍尔传感器和永磁体，在软体臂体弯曲时检测软体臂体的姿态。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，具体涉及一种软体机械臂及其使用方法。

背景技术

与传统机器人结构由刚性连杆和关节组成不同，软体机器人由于身体采用柔性材料例如硅胶、PDMS、橡胶等制成，其身体很容易产生变形，这赋予了软体机器人高度的灵活性以及与人接触的时候安全性，因此软体机器人可以应用于例如与人互动的家庭服务机器人、穿越复杂或者狭窄环境的移动机器人等大量场合。然而，正是由于其身体的柔软性，软体机器人的身体理论上具有无限多个自由度，给软体机器人的位形控制带来了很大困难。已有的软体机器人一般采用外部视觉确定机器人的位姿，进行反馈控制，然而外部视觉在狭窄空间使用受限，另外视觉方式的时间成本以及硬件成本也相对较高。因此，软体机器人的位姿的精确传感对软体机器人的应用非常重要的。

对于精确测定软体机器人位姿以用于准确控制软体机器人的装置，仍存在着需要。

发明内容

为达到以上目的，本发明的一个方面提供了一种软体机械臂，其包括：

软体臂体，所述软体臂体的外表面上具有一个或多个垂直于所述软体臂体长度方向的凹槽，所述凹槽具有垂直于所述软体臂体长度方向的两个槽壁，所述一个或多个凹槽分为一个或多个沿所述软体臂体长度方向排列的组；

一个或多个霍尔传感器，所述霍尔传感器嵌入所述软体臂体中，并且暴露至凹槽的一个槽壁；

与所述一个或多个霍尔传感器一一配对的一个或多个永磁体，所述永磁体嵌入所述软体臂体中，并且暴露至对应的霍尔传感器所在凹槽的相对的槽壁；

一个或多个在软体臂体长度方向上贯穿所述软体臂体的致动器，所述致动器中的每一个与所述一个或多个凹槽不相交，所述致动器可以带动所述软体臂体弯曲。

优选地，所述软体机械臂还包括控制器，所述控制器根据由所述霍尔传感器检测的霍尔电势的反馈控制所述致动器的运动。

优选地，所述致动器中的每一个与一组凹槽处于相对于所述软体臂体的轴线基本上相反的径向方向上。

优选地，所述软体机械臂包含仅一个霍尔传感器。

优选地，所述软体机械臂包含多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器位于在同一软体臂体长度上的不同组的凹槽中。

优选地，所述软体机械臂包含多个霍尔传感器，所述多个霍尔传感器位于在不同软体臂体长度上的不同组的凹槽中。

优选地，所述凹槽分成三个沿所述软体臂体长度方向排列的、围绕所述软体臂体的轴线均匀分布的组，并且所述软体机械臂包含三个霍尔传感器，所述三个霍尔传感器位于处于同一软体臂体长度上的三个凹槽中。

优选地，所述致动器是形状记忆合金弹簧。

优选地，所述软体机械臂还包括在软体臂体长度方向上贯穿所述软体臂体的柔性中心柱，所述柔性中心柱的刚性大于所述软体臂体的刚性。

优选地，所述永磁体刚性连接到所述柔性中心柱。

优选地，所述霍尔传感器刚性连接到所述柔性中心柱。

优选地，所述柔性中心柱具有中空通道，并且所述霍尔传感器的输入线和输出线通过所述通道连接到所述软体机械臂外部。

本发明的另一个方面提供了一种控制根据权利要求1所述的软体机械臂的方法，其特征在于，所述方法包括：

利用所述致动器带动所述软体臂体弯曲；

利用所述凹槽处的所述霍尔传感器和所述永磁体检测霍尔电势；