[实用新型]一种柔性驱动机械手

说明书

本实用新型公开了一种柔性驱动机械手，包括臂部外壳和手部外壳，手部外壳的上、下两端分别为开放端，所述臂部外壳与手部外壳相对接，还包括手指活动式识别单元，所述手指活动式识别单元包括拇指活动部件和四指活动部件。本实用新型的有益效果是，柔性驱动能够使手指关节的阻抗发生变化、并且集成了压力传感器和角度传感器，使得柔性仿生手像人手一样能识别周围环境并且友好交互。

技术领域

本实用新型涉及机械手改进，特别是一种柔性驱动机械手。

背景技术

目前，用于机器人手臂上的末端执行器功能单一，远没有达到人手的灵活与通用功能。实现机器人手臂末端执行器冗余自由度及变阻抗驱动的功能，能够满足工业及日常生活中绝大多数的需要，例如，拧螺丝，拧瓶盖，打磨零部件棱角等。然而更高级的功能，特别是在某些人机交互或特殊环境中，通过柔性手的接触感知识别物体的质地和形状意义重大。比如，服务机器人无法用视觉识别来判断物体的形状和质地时，有人手一样的触觉传感和柔性抓取的功能就特别重要。在不断成长的可穿戴机器人、康复机器人、行走机器人和假肢领域，变阻抗驱动部件正在大量设计和利用起来是由于能够将冲击力最小化、与用户安全互动以及它们能够从动弹性元素中储存和释放能量。更高级先进的应用，比如通过柔性驱动手指的伸缩及位置变化，结合柔性力传感器来感知识别物体形状和质地，目前，国内外还鲜有这方面的文献资料，更没有系统研究和成果。

传统的机器人应用领域，驱动部件被设计成尽可能的刚性，这是因为这样从能得到精确的位置控制或者说轨迹跟踪控制更容易。对应的生物学部分就是说，肌肉有优于机械控制系统更高级的适应性和功能表现。肌肉作为驱动单元，比如优良的功率重量比、力重量比、柔性，相对于传统的机器人驱动更能满足运动安全性，能量有效性要求。这些系统中其中之一关键不同点就是生物系统中的柔性或者说弹性行为。虽然这样的柔性驱动部件可能不适合经典的位置控制，但在某些新颖的应用领域，比如人机交互，需要安全柔顺的与环境进行交互，并且进一步的，通过机械接触，比如抓取的过程中就能识别物体的形状和质地。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种柔性驱动机械手。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种柔性驱动机械手，包括臂部外壳和手部外壳，手部外壳的上、下两端分别为开放端，所述臂部外壳与手部外壳相对接，还包括手指活动式识别单元，所述手指活动式识别单元包括拇指活动部件和四指活动部件，所述拇指活动部件包括拇指第一拇指指节套、第二拇指指节套、第一拇指滑轮、第二拇指滑轮、第一拇指转轴、第二拇指转轴和第一压力传感器，其中，

所述第一拇指转轴设置在手部外壳的上端，所述第一拇指转轴上套装第一拇指滑轮；

所述第一拇指滑轮与第一拇指指节套固定连接；

所述第一拇指指节套的上端设有所述第二拇指转轴；第二拇指转轴上套装所述第二拇指滑轮；

所述第二拇指滑轮与所述第二拇指指节套固定连接；

所述第二拇指指节套的指腹区设有第一压力传感器；

所述臂部外壳的内部设有一个以上驱动部件，所述驱动部件包括刚性皮带，其中一个所述驱动部件通过刚性皮带从上到下依次与第一拇指滑轮、第二拇指滑轮交叉缠绕，其余多个所述驱动部件通过刚性皮带分别与四指活动部件的各指相连接。

作为优选，所述第一拇指指节套的上端边缘处设有第一弧形豁口。

作为优选，所述四指活动部件包括基部指节套、中部指节套、端部指节套、基部滑轮、中部滑轮、端部滑轮、基部转轴、中部转轴、端部转轴、第二压力传感器和角度传感器，其中，

所述基部转轴设置在手部外壳的上端，所述基部转轴上套装基部滑轮；

所述基部滑轮与基部指节套固定连接；