[发明专利]一种智能柔性操作手

说明书

本发明公开了一种智能柔性操作手，柔性触感手指通过基座上基板与基座下底板相连；基座上基板和基座下底板与基座中基板相连固定；气泵与柔性触感手指相连，并固定在基座下底板上，能实现柔性触感手指内气压驱动；气泵和柔性触感手指分别与主控模块控制相连；智能柔性操作手采用四个可活动的柔性触感手指，能实现对目标物体的柔性抓取，采用导电硅胶实现柔性触感手指的受力感知，进而实现柔性触感手指抓力调节控制的目的；主控制器与柔性智能机械手相连，实现控制柔性智能机械手的步进电机相连实现柔性智能机械手抓取姿态控制，导电硅胶与所述主控制器相连，实现柔性智能机械手受力信息的读取。本操作手可广泛适用于需要柔性抓取的场所。

技术领域

本发明涉及机械手领域，特别是涉及一种智能柔性操作手。

背景技术

目前智能机器人操作手在目标的抓取和夹持等方面取的巨大的实际应用成果。而末端执行器操作手作为机器人与环境相互作用的最后执行部件,对机器人智能化水平的提高具有十分重要的作用,因此机器人末端执行器的工作能力的研究受到了极大的重视。近二十几年来,由于传统的工业机器人末端夹持器灵活性差、缺少感知能力和精确的力控制等缺点。而多指手操作手从结构与功能上模仿人手,可以实现对多种物体的灵巧操作和精确的力控制,因此具有解决一些复杂作业问题的可能性。

目前的工业操作手一般采用刚性的前端执行器，在控制系统中采用复杂的闭环控制，但对于易损物体的抓取难度较大，更加缺少对易损物体抓力大小和位置的在线感知和柔性抓取功能。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的问题，提供一种智能柔性操作手，实现对易损物体柔性抓取功能，并在线检测抓取接触力和接触位置。

为达到上述目的，本发明的构思是：本发明在传统的机械操作手的基础上，前端操作手指采用柔性结构，柔性触感手指外侧附着导电硅胶，通过柔性导电硅胶传感器在按压状态下的电阻变化来实现微触感按压力感知，采用气压控制型柔性手指进行柔性抓取和大接触抓力感知，通过柔性导电硅胶传感器和气压控制型柔性手指两者有机结合实现微触感到大量程抓力的抓力感知和控制，主控器接受压力变化调节步进电机对柔性触感手指驱动，来控制柔性触感手指相对于操作手基座成一定方向的翻转夹角，最终完成对于抓取目标的有效柔性抓取。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种智能柔性操作手，包含四个柔性触感手指、一个基座上基板、一个基座中基板、一个基座下底板、四个气泵和一个主控模块；其特征在于：所述柔性触感手指通过所述基座上基板与所述基座下底板相连；所述基座上基板和所述基座下底板与所述基座中基板相连固定；所述气泵与所述柔性触感手指相连，并固定在基座下底板上，用于实现所述柔性触感手指的气压驱动，以控制所述柔性触感手指的刚度；所述气泵和所述柔性触感手指分别与所述主控模块控制相连。

上述柔性触感手指为空心薄壁柔性结构，包括一个联轴器、一个锥齿轮组、一个旋转轴固定法兰、一个旋转轴、一个柔性触感手指基座、一个导电硅胶传感器、一个柔性触感手指头、一个锥齿轮固定法兰、两个深沟球轴承、两个轴承座和一个步进电机；所述导电硅胶传感器贴附在所述柔性触感手指头表面，用于实现微接触力大小和接触点位置感知；所述柔性手头与所述柔性触感手指基座相连；所述竖直方向锥齿轮通过所述联轴器与所述步进电机相连；所述水平方向锥齿轮与所述旋转轴相连并通过所述锥齿轮固定法兰与所述柔性触感手指基座相连；所述旋转轴通过所述旋转轴固定法兰与所述柔性触感手指基座相连；所述旋转轴两端与所述深沟球轴承相连并固定在所述轴承座；所述轴承座与所述步进电机相连；通过所述步进电机旋转带动所述锥齿轮组从而通过所述旋转轴带动所述柔性触感手指基座，以实现所述柔性触感手指头前后摆动。

上述导电硅胶传感器，包括多个导电硅胶填充、一个硅胶基座、一个手指外覆薄膜；所述硅胶基座贴附于柔性触感手指头表面；所述导电硅胶填充填充于所述硅胶基座，构成导电硅胶传感阵列；所述手指外覆薄膜覆盖在所述硅胶基座以保护内部结构；通过检测所述导电硅胶填充的电阻按压特性来实现接触点位置和微接触力的触感检测。