[发明专利]一种气压驱动软柔混合仿生机械手

说明书

本发明公开了一种气压驱动软柔混合仿生机械手，由仿生手指部和仿生手掌部构成；仿生手指部包括基体、第一气腔、第一气腔通道、不可延伸层、第二气腔、第二气腔通道和通气塞，本技术方案中的气压驱动软柔混合仿生机械手指以功能占比最高的食指结构参数为参考，采用双关节气动执行器代替人手三关节手指，以实现在有效抓取的同时达到结构最简化。

技术领域

本发明涉及软体机器人领域，尤其是一种气压驱动软柔混合仿生机械手。

背景技术

随着对机器人抓取的精度和广泛适用度的要求日益升高，机器人所要操作的对象也从规则、结构化、刚性操作对象转向混乱或非结构化领域。传统机器人机械手夹爪所使用的刚性、低自由度末端执行机构通常惯量较大且成本较高，能执行的动作类型有限，安全系数低、环境适应性差、可靠性低、传动效率低下、噪声大，在非结构化和高度拥挤的环境中常会遇到困难，已经不能满足某些空间、结构受限，环境复杂、多变，操作对象结构多样化要求。

由软体基础材料构成的仿生软体机器人具有柔性表面和超冗余度，可以利用仿生静水骨骼结构或肌肉型静水骨骼结构实现较大范围内形状、尺寸精确改变，针对操作对象、工作环境、机体自由度以及机器能耗与成本方面有很大提高。尤其在侦察、探测、救援及医疗等领域都有广阔的应用前景。针对传统刚性机器人的不足以及新型柔性仿生机器人的发展需求，研究者提出将现有柔性机器人进一步发展并拓展到传统机械手所不能实现的精确柔性抓取领域。使机械手具有无限自由度和分布式连续变形能力，可以通过柔顺变形的方式与障碍物相容，这样可以大幅降低接触力，从而搬运柔软和易碎的物品。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种气压驱动软柔混合仿生机械手。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种气压驱动软柔混合仿生机械手，由仿生手指部和仿生手掌部构成；仿生手指部包括基体、第一气腔、第一气腔通道、不可延伸层、第二气腔、第二气腔通道和通气塞，其中基体截面为半圆形，仿生手指部内部设置第一气腔和第二气腔，其中第一气腔为单半圆柱型腔，第二气腔为复合半圆柱型腔，在第一气腔和第二气腔之间设置通气塞，第一气腔与第一气腔通道相连通，第二气腔通道贯穿复合半圆柱型腔并与通气塞相连通，在基体底部设置不可延伸层，在第一气腔外侧的基体表面缠绕凯夫拉线，仿生手掌部的底部设置底孔，仿生手指部以第一气腔通道朝上的方式设置于仿生手掌部的底孔内。

在上述技术方案中，所述基体采用Ecoflex系列硅胶材料制成。

在上述技术方案中，所述基体的长度为100-120mm，基体的高度为9-10mm，基体半圆形截面的半径为7-8mm。

在上述技术方案中，所述第一气腔的截面半径为5-6mm，第一气腔的长度为35-40mm。

在上述技术方案中，所述复合半圆柱型腔，是由6-8个半圆柱型腔等距并排设置而成，单个半圆柱型腔的腔长为1.8-2mm，腔间间距1.8-2mm。

在上述技术方案中，所述通气塞由扇形部、扇翼部和通气管构成，扇翼部设置于扇形部的两侧，在扇形部顶部设置通气孔，扇形部底部设置通气管，通气孔与通气管相连通。

在上述技术方案中，所述不可延伸层由玻璃纤维布与硅胶混合物制成，不可延伸层的厚度为0.5-2mm

在上述技术方案中，所述凯夫拉线的缠绕间距2.6-2.8mm。

在上述技术方案中，所述仿生手掌部呈圆柱体(即主体柱)，在主体柱顶部设置顶孔，沿主体柱外圆周等距设置侧孔，所述侧孔数量为4-6个。

在上述技术方案中，所述仿生手掌部的底孔数量为2-4个，与之对应的仿生手指部的数量为2-4个。