CN105108767A - 柔性机器人仿生手指 - Google Patents

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本发明公开了一种柔性机器人仿生手指，该手指包括外壳和气囊，所述外壳包括指尖壳、至少一个中间连接壳、根部壳和弹性关节套，所述指尖壳通过弹性关节套连接中间连接壳，中间连接壳通过弹性关节套连接根部壳形成一个一体的腔室，所述弹性关节套包括轴向长侧和轴向短侧，所述指尖壳、中间连接壳、根部壳与弹性关节套连接处的形状相适应；所述气囊包括气囊体和气道，所述气囊体自外壳底部装入腔室，气道位于气囊体底部，与外界相通。本发明柔性机器人仿生手指，以简单的结构实现手指关节的弯曲，采用单一气囊作为驱动器，以解决控制难度低，结构和材料简单就能实现对物品的抓取的问题。

Description

柔性机器人仿生手指
技术领域
本发明涉及一种机器人仿生手指，尤其是涉及一种柔性机器人仿生手指。
背景技术
机器人技术发展迅速，目前大部分仿人机械手都是基于机械结构实现手指关节的弯曲，通过多关节串联组成机械手手指，通过微型电机、推举气缸、钢丝绳牵引等方式带动机械结构来实现手指的收缩运动，达到精确控制的目的，但是结构都比较复杂,控制过程繁琐，对于仅抓取物品功能的应用经济性较差，并且成本高、机械结构复杂、易损坏、控制难度高无法达到柔性控制需求。
因此需要一种机器人的机械手的控制难度低，结构和材料简单就能实现对物品的抓取。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种柔性机器人仿生手指。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种柔性机器人仿生手指，所述手指包括外壳和气囊，所述外壳包括指尖壳、至少一个中间连接壳、根部壳和弹性关节套，所述指尖壳通过弹性关节套连接中间连接壳，中间连接壳通过弹性关节套连接根部壳形成一个一体的腔室，所述弹性关节套包括轴向长侧和轴向短侧，所述指尖壳、中间连接壳、根部壳与弹性关节套连接处的形状相适应；所述气囊包括气囊体和气道，所述气囊体自外壳底部装入腔室，气道位于气囊体底部，与外界相通。
进一步地，所述弹性关节套轴向短侧为手指内侧，所述手指内侧的指尖壳，中间连接壳，根部壳中部安装有柔性垫片。
进一步地，所述柔性垫片上有若干凸点。
进一步地，所述外壳还包括一底板，所述底板与所述柔性机器人仿生手的根部壳连接，所述底板上有一通孔，气囊的气道通过底板上的通孔与外界相通。
进一步地，所述底板与所述根部壳连接方式包括通过螺纹联接、铆接、焊接、粘接、卡扣连接。
进一步地，所述指尖壳一端封闭，做为外壳顶部，指尖壳底部可以横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧。
进一步地，所述中间连接壳可以两端均横切，任一侧作为手指内侧，或者一端横切，另一端斜切，或者两端均斜切形成轴向长短不同的两侧，轴向长侧为手指内侧。
进一步地，所述根部壳一端为横切界面；另一端横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧。
进一步地，所述指尖壳、中间连接壳、根部壳均为刚性材料。
进一步地，所述外壳自然状态下呈伸直状态。
本发明的有益效果是：本发明柔性机器人仿生手指，以简单的结构实现手指关节的弯曲，采用单一气囊作为驱动器，以解决控制难度低，结构和材料简单就能实现对物品的抓取的问题。弹性关节使仿生手指类似手指可弯曲，刚性外壳使手指在运动过程中不易变形，运动过程稳定性更好。
附图说明
图1为本发明柔性机器人仿生手指总体的示意图；
图2为本发明柔性机器人仿生手指外壳的示意图；
图3为本发明柔性机器人仿生手指尖壳的示意图；
图4为本发明柔性机器人仿生手指关节套的示意图；
图5为本发明柔性机器人仿生手指弹性关节套与中部连接壳的示意图；
图6为本发明柔性机器人仿生手指弹性关节套与根部壳的示意图；
图7为本发明柔性机器人仿生手指的立体图；
图8为本发明柔性机器人仿生手指工作状态示意图；
图中，外壳1、指尖壳11、弹性关节套12、中间连接壳13、根部壳14、底板15、柔性垫片16、气囊2、气囊体21、气道23。
具体实施方式
如图1所示，本发明的柔性机器人仿生手指包括外壳1和气囊2，所述气囊2具有弹性。
如图2所示，本发明的柔性机器人仿生手指外壳1包括指尖壳11，弹性关节套12，中间连接壳13，根部壳14；指尖壳11通过弹性关节套12连接中间连接壳13，中间连接壳13通过弹性关节套12连接根部壳14，形成一个一体的腔室，所述弹性关节套12轴向长侧为手指外侧，指尖壳11、中间连接壳13、根部壳14与弹性关节套12连接处的形状相适应。
如图3所示，所述指尖壳11可一端封闭，做为外壳顶部，另一端作为指尖壳11底部，指尖壳11底部可以横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧；
所述弹性关节套12，中间连接壳13，根部壳14两端不封闭，指尖壳11、中间连接壳13、根部壳14均使用刚性材料；弹性关节套12使用弹性材料。
如图4所示，弹性关节套12一端横切，另一端斜切，或者两端均斜切形成轴向长短不同的两侧，轴向短侧作为手指内侧，与指尖壳11连接时，当轴向受力时，轴向长侧的弹性变化量大于轴向短侧；
如图5所示，中间连接壳13可以两端均横切，任一侧作为手指内侧，或者一端横切，另一端斜切，或者两端均斜切形成轴向长短不同的两侧，轴向长侧为手指内侧；
如图6所示，根部壳14一端为横切界面；另一端横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧；
如图2所示，所述手指内侧的指尖壳11，中间连接壳13，根部壳14中部可安装有柔性垫片16，所述柔性垫片16上有若干凸点，增加抓物时的摩擦力；
指尖壳11与中间连接壳13、中间连接壳13与根部壳14通过弹性关节套12连接，所述指尖壳11，中间连接壳13、根部壳14的手指内侧连接在同一侧，形成一个一体的腔室，根据实际关节数的增加或者减少，所述中间连接壳13的数量也相应地增加或减少，外壳1自然状态下呈伸直状态，图2所示为两关节手指；
气囊2由外壳1底部装入腔室中。图1所示，所述气囊2有由气囊体21和气道23组成，气囊体21由具有弹性的材料如硅橡胶等制成，在不断充气状态下可实现较大变形，气道23位于气囊体底部，与外界相通，柔性机器人仿生手外壳1还包括一底板15，所述底板15通过卡扣与所述柔性机器人仿生手的根部壳14连接，并保证连接处密封完好，将气囊封在外壳1内，所述底板15上有一通孔，气囊的气道23通过底板上的通孔与外界相通。所述底板15与所述根部壳14连接方式包括通过螺纹联接、铆接、焊接、粘接等多种连接方式。
初始状态下，如图8(a)所示，手指保持伸直状态，此时气囊2内可有微小气压以保持气囊的形态，不断向气囊2内充气，使气囊2气压增大，气囊2将在压强作用下产生变形，外壳1在气囊2的膨胀压力下将产生变形，其径向被刚性的指尖壳11，中间连接壳13，根部壳14限制，外壳1在轴向的变形主要由弹性关节套12产生，弹性关节套12轴向长侧的弹性变化量大于轴向短侧的弹性变化量大，将产生弯曲，手指因此可实现弯曲，如图8(b)所示。
当气囊2气压减小时，弹性关节套12弹性势能将减小，逐渐恢复原状，如图8(c)所示，当气囊2气压减小到初始状态时，弹性关节套12也将恢复至初始状态，手指将伸直。

Claims (10)

1.一种柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述手指包括外壳(1)和气囊(2)，所述外壳包括指尖壳(11)、至少一个中间连接壳(13)、根部壳(14)和弹性关节套(12)，所述指尖壳(11)通过弹性关节套(12)连接中间连接壳(13)，中间连接壳(13)通过弹性关节套(12)连接根部壳(14)形成一个一体的腔室，所述弹性关节套(12)包括轴向长侧和轴向短侧，所述指尖壳(11)、中间连接壳(13)、根部壳(14)与弹性关节套(12)连接处的形状相适应；所述气囊(2)包括气囊体(21)和气道(23)，所述气囊体(21)自外壳底部装入腔室，气道(23)位于气囊体(21)底部，与外界相通。
2.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述弹性关节套(12)轴向短侧为手指内侧，所述手指内侧的指尖壳(11)，中间连接壳(13)，根部壳(14)中部安装有柔性垫片(16)。
3.如权利要求2所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述柔性垫片(16)上有若干凸点。
4.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述外壳(1)还包括一底板(15)，所述底板(15)与所述柔性机器人仿生手的根部壳(14)连接，所述底板(15)上有一通孔，气囊(2)的气道(23)通过底板(15)上的通孔与外界相通。
5.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述指尖壳(11)一端封闭，做为外壳顶部，指尖壳(11)底部可以横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧。
6.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述中间连接壳(13)可以两端均横切，任一侧作为手指内侧，或者一端横切，另一端斜切，或者两端均斜切形成轴向长短不同的两侧，轴向长侧为手指内侧。
7.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述根部壳(14)一端为横切界面；另一端横切，或者斜切形成轴向长短不同的两侧，横切时任一侧作为手指内侧，斜切时轴向长侧作为手指内侧。
8.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述指尖壳(11)、中间连接壳(13)、根部壳(14)均为刚性材料。
9.如权利要求1所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述外壳(1)自然状态下呈伸直状态。
10.如权利要求4所述的手指柔性机器人仿生手指，其特征在于，所述底板(15)与所述根部壳(14)连接方式包括通过螺纹联接、铆接、焊接、粘接、卡扣连接。
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