CN105128026A

CN105128026A - 机器手

Info

Publication number: CN105128026A
Application number: CN201510598805.5A
Authority: CN
Inventors: 关然; 黄永祥; 李静; 刘尧; 王志昊; 葛行飞
Original assignee: Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Current assignee: Baidu Online Network Technology Beijing Co Ltd; Beijing Baidu Netcom Science and Technology Co Ltd
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2015-09-18
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种机器手，包括：手掌；与手掌相连的多个手指，手指包括：本体，其中，本体由柔性材料构成；设置在本体之中的气道；设置在本体之中的多个气腔，多个气腔与气道相连；设置在手掌之中的气泵；控制气泵的控制器。本发明实施例的机器手，采用柔性材料制作机器手，可有效避免损坏物品、破坏周围环境等问题，同时在受到外力作用时，也可通过柔性材料良好的延展性避免自身损坏。另外，通过简单的算法对机器手进行控制，可降低机器手的控制难度，降低维护成本。

Description

机器手

技术领域

本发明涉及机器制造领域，尤其涉及一种机器手。

背景技术

机器手是一种模仿人类手，并能够完成部分人类手功能的产品。一般说来，机器手可以完成抓握如举起水杯、推拉物品如开门等简单动作，也可以完成与人交互的功能，例如向人招手示意、与人握手等。

目前，传统的机器手主要采用金属、塑料等不易形变的硬材料制作而成，同时配合复杂的反馈和控制系统，从而实现上述功能。

然而，传统的机器手却存在以下缺陷：由于采用硬材料制作而成，若控制不当或反馈滞后，机器手可能会损坏物品甚至破坏周围环境，机器手本体也会受到不同程度的损坏。另外，对机器手进行精准地控制需要经过多次编程、测试等流程，控制难度大，从而导致维护成本高。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种机器手，采用柔性材料制作机器手，可有效避免损坏物品、破坏周围环境等问题，同时在受到外力作用时，也可通过柔性材料良好的延展性避免自身损坏。另外，通过简单的算法对机器手进行控制，可降低机器手的控制难度，降低维护成本。

为了实现上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种机器手，包括：手掌；与所述手掌相连的多个手指，所述手指包括：本体，其中，所述本体由柔性材料构成；设置在所述本体之中的气道；设置在所述本体之中的多个气腔，所述多个气腔与所述气道相连；设置在所述手掌之中的气泵；控制所述气泵的控制器。

本发明实施例的机器手，采用柔性材料制作机器手，可有效避免损坏物品、破坏周围环境等问题，同时在受到外力作用时，也可通过柔性材料良好的延展性避免自身损坏。另外，通过简单的算法对机器手进行控制，可降低机器手的控制难度，降低维护成本。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的机器手的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的手指的结构示意图。

图3是气腔在不同压力下呈现的形状的效果示意图一。

图4是气腔在不同压力下呈现的形状的效果示意图二。

图5是气腔在不同压力下呈现的形状的效果示意图三。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述本发明实施例的机器手。

图1是根据本发明一个实施例的机器手的结构示意图。

如图1所示，机器手可包括：手掌100、手指200、气泵300以及控制器400。具体地，手掌100可与多个手指200相连，气泵300和控制器400可设置在手掌100中。控制器400可控制气泵300工作。

如图2所示，手指200可包括本体210、气道220和气腔230。本体210可由柔性材料构成，例如硅胶。气道220可设置在本体210中，且本体210中还设有多个气腔230，多个气腔230与气道220相连。其中，气腔230为矩形，且气腔230的第一边由非延展性材料构成，气腔230的其他边由延展性材料构成，从而可使气腔230在不同的气压下可以呈现不同的形状，如图3至图5所示。

另外，本发明实施例的机器手还可包括曲度传感器500。

曲度传感器500可设置在本体210中，与控制器400相连，可采集手指200的弯曲程度，从而可使控制器400根据手指200的弯曲程度对气泵300进行控制。

此外，本发明实施例的机器手还可包括惯性测量器600。

惯性测量器600可与控制器400相连，用于获取所述机器手的空间姿态，从而可使控制器400根据所述机器手的空间姿态对所述气泵300进行控制。其中，惯性测量器600可包括加速度计和/或陀螺仪。

在本发明的一个实施例中，气泵300的输出气流方向即吸气或充气，可由控制器400控制。当气泵300向气腔230中吸气时手指200伸直，而充气时手指200弯曲。其中，控制器400可以是MBEDLPC1768或者STM32等单片机。由于气腔230的第一边即手指内侧由非延展性材料构成，不易拉伸，但能够弯曲，而其他边由延展性材料构成，易拉伸和弯曲。因此，在通过气泵300向气腔230内充入空气时，其他边由于充满空气而膨胀形变，从而带动第一边弯曲，最终形成手指200的弯曲。同时，控制器400可根据曲度传感器500采集的手指200的弯曲程度，惯性测量器600获取的机器手的空间姿态，来确定对机器手的进一步控制策略。具体地，控制器400中可设有模数转换模块(ADC)，可对曲度传感器500采集的手指200的弯曲程度，惯性测量器600获取的机器手的空间姿态进行模数转换，从而确定对机器手的进一步控制策略。其中，控制策略可采用PID(比例P、积分I和微分D)等简单的算法，实现更为高级的功能例如夹持、握持、拾取、放下等动作，同时也能够实现与人交互例如握手和打手势等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种机器手，其特征在于，包括：

手掌；

与所述手掌相连的多个手指，所述手指包括：

本体，其中，所述本体由柔性材料构成；

设置在所述本体之中的气道；

设置在所述本体之中的多个气腔，所述多个气腔与所述气道相连；

设置在所述手掌之中的气泵；

控制所述气泵的控制器。

2.如权利要求1所述的机器手，其特征在于，所述气腔为矩形，且所述气腔的第一边由非延展性材料构成，所述气腔的其他边由延展性材料构成，以使所述气腔根据输入的气压的不同呈现不同的形状。

3.如权利要求1所述的机器手，其特征在于，还包括：

设置在所述本体之中的曲度传感器，所述曲度传感器用于采集所述手指的弯曲程度，其中，所述曲度传感器与所述控制器相连，所述控制器根据所述手指的弯曲程度对所述气泵进行控制。

4.如权利要求1所述的机器手，其特征在于，所述控制器设置在所述手掌之中。

5.如权利要求1所述的机器手，其特征在于，还包括：

惯性测量器，所述惯性测量器用于获取所述机器手的空间姿态，其中，所述惯性测量器与所述控制器相连，所述控制器根据所述机器手的空间姿态对所述气泵进行控制。

6.如权利要求5所述的机器手，其特征在于，所述惯性测量器包括加速度计和/或陀螺仪。