[发明专利]一种由流体驱动的多指仿人灵巧手

权利要求书

1.一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，由手掌、大拇指、食指、中指、无名指和小拇指及驱动控制系统组成；其特征在于：其中每根手指均包括三个指节，实现3个自由度，分别为近指节、中指节、远指节；所述的每根手指的三个指节，通过连接组件连接两个串联的指节；每根手指的近指节旋转轴与手掌相连接，近指节的另一端与第一指节连接组件相连；

所述手掌具有5个“U”形安装槽，每个安装槽用于安装1根手指，每个安装槽两端具有连接孔，用于与每根手指的近指节的旋转轴连接；

通过调整指节、连接组件的长度以调整该部分手指长度；通过调整安装槽的间距以调整整个灵巧手的宽度；

所述的各个指节均包括输出端和流体驱动模块，流体驱动模块可驱动输出端绕旋转轴旋转，完成手指各关节的运动；所述的流体驱动模块包括旋转轴、端盖、外壳、管道及流体展开收缩装置；所述的输出端一端与流体驱动模块的外壳固定，另一端与下一级连接组件固定相连；

所述的流体驱动模块通过管道供应流体，流体展开收缩装置供应流体时，流体展开收缩装置会膨胀并产生力，进而带动固定于流体驱动模块外壳上的输出端运动，完成手指关节的运动；所述的流体驱动模块，其旋转轴上固定设置有相隔一定角度的两个旋转轴挡板，外壳为中空圆环，向内凸起形成一个外壳挡板，所述外壳挡板的初始位置与两个旋转轴挡板的对称轴线位置重合；所述的流体展开收缩装置为中空囊体，充入流体膨胀、抽出流体收缩，材料为弹性囊体；

所述的各个指节的关节独立控制，每个关节被一对管道连接，都有两条流体管道连接进流体驱动模块内的流体展开收缩装置的腔体中，完成指节的正转和反转。

2.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述两个旋转轴挡板的角度为5-180度。

3.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述的弹性囊体，为硅胶。

4.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述的流体驱动模块，进一步包括一挡圈，安装在旋转轴的挡圈凹槽内，挡圈凸出的一部分进行旋转轴与外壳的轴向固定。

5.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述各个手指关节运动角度的极限位置，由旋转轴挡板和外壳挡板的初始位置决定，极限位置为-157.5～157.5度。

6.根据权利要求5所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述的极限位置，优选的为0-90度。

7.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于：所述的连接组件，结构相同，均由U型连接件、内六角螺钉组成。

8.根据权利要求1所述的一种由流体驱动的多指仿人灵巧手，其特征在于；所述的大拇指与其它四个手指成一定角度，为30-60度；其余四个手指平行或者成一定角度，不大于10度。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述的多指仿人灵巧手的物体抓取方法，其特征在于：

利用双目结构光相机获取目标点云信息，对目标的表面进行三维重建，获取目标表面模型；同时，建立多指灵巧手整手的运动学模型；根据手的运动学约束条件从目标表面模型中获取候选的6自由度抓取位姿；对候选抓取位姿进行评估，建立抓取质量模型，显示评估分数最高的灵巧手的抓取位姿；根据抓取位姿利用灵巧手的逆运动学计算每个手指关节的旋转角度；

其中，所述的抓取质量模型为抓取矩阵性质的量化，利用两种以上参数进行加权和，抓取矩阵为G，σ_max(G)为抓取矩阵的最大特征值，σ_min(G)为抓取矩阵的最小特征值，G^T为抓取矩阵的转置，α，β为加权系数，不为负，则评估函数为得分高的抓取参数为更优抓取。