[发明专利]一种仿人指充气式软体三指夹持器

说明书

一种仿人指充气式软体三指夹持器，它涉及一种三指夹持器。本发明解决了现有的软体夹持器存在负载能力较低的问题。每个软体手指模块通过一个模块底座安装在底板的一端面上，软体手指模块本体内依次设置有第一气腔和第二气腔，第一气腔与第一指间关节气管的一端连通，第二气腔与第二指间关节气管的一端连通，软体手指模块本体的指背上沿其长度方向加工有至少两个指关节间隙凹槽，软体手指模块本体上除指肚一侧包覆有一个弹性绷带，软体手指模块本体的指肚上设置有弹性体，软体手指模块本体的指肚与弹性体之间设置有限制层，限制层为易弯曲不能伸长的材料制成。本发明用于软体夹持器、机器人手、假肢、康复手等制作当中。

技术领域

本发明涉及一种充气式软体机器人手指，具体涉及一种可以通过气压驱动软体仿人指模块在工作空间内实现类人指式夹持物品的仿人指软体夹持器。

背景技术

近年来，随着新材料与快速成型技术的发展，在世界范围内掀起了软体机器人的研究热潮。软体机器人涉及仿生学，机器人学，软材料学以及控制等学科，其灵感来源于模仿自然界的软体动物与结构。软体夹持器，因其能适应各种形状的物体表面，并且进行安全、柔顺的目标抓持与操作任务，是软体机器人目前最热门的研究方向之一。传统刚性夹持器虽然具有高刚度、高精度、速度快、重复精度好等特性，在工业制造领域、医疗设备领域和航空航天领域有着广泛应用，但是当被操作对象形状各异，或是易碎品时，就要求刚性夹持器具有很高的控制精度，这极大地增加了夹持器成本。软体夹持器形态结构简单，凭借材料柔软易变形的特性，可以实现安全、柔顺地物品夹取，能量密度高，抵御外部冲击能力强，复杂环境适应性强，且设计灵活，易于制造，成本低廉，在一定程度上能够弥补传统刚性夹持器的不足，其优势主要体现在：1.能适应更多大小形状各异物体的夹持；2.与被抓物体的接触更为安全；3.不需要精确的控制，更为简单。

经查阅资料发现，目前市场上主流仍是刚性夹持器，而软体夹持器则比较少见。目前已有的软体夹持器大多采用气压驱动方式，具有相应快、变形曲率大的优点，但也普遍存在结构简单、负载能力差的缺点。例如：哈佛大学的仿海星气动夹持器，夹持器呈六指海星状结构，六指气腔连通，展开最大直径为140mm，最大负载能力仅为300g；麻省理工学院研制的气动三指夹持器，采用单腔进行驱动，单指尺寸为110mm*25mm*25mm，只能抓起网球、笔、鸡蛋等轻质物品；浙江工业大学陈教科等人发明了一种微管道夹持手指，手指内间隔分布多组直四棱柱及直三棱柱气室，各气室单独控制，可以调整手指弯曲形状，但制作和控制难度大；南京理工大学郭钟华等人发明了一种软体驱动径向开合式气动夹持装置，包括软体驱动单元和夹持指，夹持指沿驱动单元圆周均匀分布，采用气囊作为软体驱动单元，气囊膨胀带动杠杆调节夹持指张开角度，只能应用于夹持苹果等球状轻载物品。尽管上述软体夹持器有着不同优点和应用场合，但均离大范围实际应用还有一定距离，其中重要一点体现在软体夹持器较差的负载能力。

发明内容

本发明为解决现有的软体夹持器存在负载能力较低的问题，进而提供一种仿人指充气式软体三指夹持器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

本发明的仿人指充气式软体三指夹持器包括底板1、三个模块底座2、三个软体手指模块3和三个弹性绷带4，每个软体手指模块3包括软体手指模块本体、第一气腔5、第二气腔7、第一指间关节气管6、第二指间关节气管8、限制层10和弹性体9；每个软体手指模块3通过一个模块底座2安装在底板1的一端面上，软体手指模块本体内依次设置有第一气腔5和第二气腔7，第一气腔5与第一指间关节气管6的一端连通，第二气腔7与第二指间关节气管8的一端连通，软体手指模块本体的指背上沿其长度方向加工有至少两个指关节间隙凹槽，软体手指模块本体上除指肚一侧包覆有一个弹性绷带4，软体手指模块本体的指肚上设置有弹性体9，软体手指模块本体的指肚与弹性体9之间设置有限制层10，限制层10为易弯曲不能伸长的材料制成。

进一步地，弹性绷带4粘接在软体手指模块本体的指背及两侧上。