[发明专利]一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手及其控制方法

权利要求书

1.一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于灵巧手本体(1)上设有检测单元，以及由触觉感应电路(9)构成的阵列，触觉感应电路(9)分别与包裹有磁流变液(10)的柔性件(11)和第二激磁线圈(8)连接，第二激磁线圈(8)与设置弹簧(7)的第一激磁线圈(6)连接，第一激磁线圈(6)、第二激磁线圈(8)分别与线圈控制单元连接，控制方法包括如下步骤：

S1，控制第一激磁线圈(6)的电流，通过线圈控制单元控制第一激磁线圈(6)，使第一激磁线圈(6)在气隙内沿轴向运动，第一激磁线圈(6)与弹簧(7)相互配合，控制柔性件(11)的凸起与收缩运动，使灵巧手抓握住被抓物体；控制第二激磁线圈(8)，调节磁流变液(10)，使磁流变液(10)由液体转变为固体；

S2，改变灵巧手的手指角度，增加抓握力度，通过手指角度的变化值推算出被抓物体的形变量，通过触觉感应电路(9)，检测抓握的力度值；

S3，根据多个触觉感应电路(9)的力度值和被抓物体的形变量，估算出被抓物体的刚度；

S4，根据预设的被抓物体的刚度阈值，调节磁流变液(10)的刚度。

2.如权利要求1所述的一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于所述步骤S1中，对第一激磁线圈(6)施加电压，使第一激磁线圈(6)里产生电流，进而在第一激磁线圈(6)上产生与电流成比例的力，使第一激磁线圈(6)在气隙内沿轴向运动，通过第一激磁线圈(6)的电流方向控制其运动方向。

3.如权利要求1所述的一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于所述步骤S1中，对第二激磁线圈(8)施加电压，在第二激磁线圈(8)里产生电流，进而产生磁场，磁流变液(10)在磁场作用下由液态转换为固态，当停止施加电压时，电流消失，磁场消失，磁流变液(10)恢复为液态的初始状态。

4.如权利要求1所述的一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于所述步骤S2中被抓取物体的形变量的推算，当手指关节弯曲抓取物体时，若绕关节的转动角变化量为Δθ，关节转动点到抓取物的距离为l，则被抓取物体的形变量近似为：

Δx＝l*sin(Δθ) (1)。

5.如权利要求1所述的一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于所述步骤S2中抓握的力度值的检测，所述触觉感应电路(9)是压阻型薄膜型触觉传感器，当施加的力增加时其电阻会降低，施加力F与电阻R对应的函数关系为：

R＝f(F) (2)

在进行抓取时，若测量到的触觉传感器阵列的电阻为：

R₁，R₂…R_m (3)

其中，m为测量到阻值的触觉传感器数量，则每个传感器所受的力为：

F₁＝f^-1(R₁)，F₂＝f^-1(R₂)…F_m＝f^-1(R_m) (4)

抓握的力度值，即抓握的总力F_t为：

F_t＝F₁+F₂+…+F_m (5)。

6.如权利要求1所述的一种带有触觉反馈和可变刚度的灵巧手控制方法，其特征在于所述步骤S3中被抓物体的刚度：

k＝F_t/Δx (6)

所述k为被抓物体刚度，Δx是被抓物体的形变量，F_t是抓握的力度值。