CN106903709A - 长度与刚度可调柔性手指 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长度与刚度可调柔性手指，包括至少两个相互铰接的指节，每一指节包括由柔性材料制成的壳体和设置在壳体内的长度调节机构，长度调节机构包括线圈和铁芯，线圈下端与壳体的内腔下端连接，所述铁芯以可在线圈通电状态下产生轴向移动对壳体形成拉伸的方式套设在线圈内部并上端与壳体的空腔上端连接；每一指节的壳体背部还设置有充气道，充气道与壳体内腔连通，两相邻指节内的充气道相通设置，充气道内填充有根据气压改变产生不同摩擦力的颗粒物；具有较好的自主调节长度和刚度的功能，可用以提高机器人末端执行器的适应性和灵活性。

Description

长度与刚度可调柔性手指
技术领域
本发明涉及机械手指领域，特别涉及一种长度与刚度可调柔性手指。
背景技术
机器人抓手作为机器人与环境进行交互作用的末端执行器，对于提高机器人的作业水平和工作效率有重要意义。机器人抓手的灵活性和适应性是衡量机器人抓手设计水平的重要标志。现有的机器人末端执行器大多为刚性结构，适应性较差，一些柔性执行器具有适应抓取物体的能力但缺乏主动改变自身结构和特性的功能。如果机器人手抓能够对自身长度、刚度能够进行主动调整可以很大程度上改善机器人末端执行器的适应性和灵活性。
已有的一种气动刚性可调的双柔性多指手抓，如中国发明专利CN103213140A。该装置中的每个柔性手指结构相同，主要由一个内导向气缸和一个板簧弹簧组成。作为骨架的板簧被分为变形段和抓取段，两段的长度可相对调节，故称双柔性。该装置的不足之处在于：刚度由变形段的板簧长度决定，需要手动进行调节，抓取段和变形段的长度负相关从而不能进行同步自由调节，刚度和长度的调节的便捷性和适应性较差。
因此，需要对现有的机器人用柔性手指进行改进，使其具有自主调节长度和刚度功能用以提高机器人末端执行器的适应性和灵活性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种长度与刚度可调柔性手指，其具有自主调节长度和刚度功能用以提高机器人末端执行器的适应性和灵活性。
本发明的长度与刚度可调柔性手指，包括至少两个相互铰接的指节，每一指节包括由柔性材料制成并为内中空结构的壳体和设置在壳体内的长度调节机构，长度调节机构包括线圈和铁芯，线圈下端与壳体的内腔下端连接，铁芯以可在线圈通电状态下产生轴向移动对壳体形成拉伸的方式套设在线圈内部并上端与壳体的空腔上端连接；
每一指节的壳体背部还设置有用于调节气压以改变指节刚度的充气道，充气道与壳体内腔连通，两相邻指节内的充气道相通设置，充气道内填充有根据气压改变产生不同摩擦力的颗粒物。
进一步，手指还包括用于驱动手指弯曲的拉索，拉索依次贯穿每一指节的腹部将指节串联形成连接。
进一步，长度调节机构还包括弹簧，弹簧外套在铁芯上部外侧，弹簧一端与线圈上端形成同轴连接，另一端与壳体的内腔上端连接。
进一步，手指位于最近端的指节的下端设置有用于连通充气道进行充放气的通气管。
进一步，每一指节的壳体内部下端胶粘设置有线圈垫片，线圈的下端通胶粘设置在线圈垫片上。
进一步，铁芯通过胶粘设置在壳体的空腔上端。
进一步，每一指节的充气道自壳体内腔内自上向下延伸形成的柔性隔板与壳体的背部侧壁共同围成。
进一步，两相邻指节的连接处形成有便于弯曲的V形缺口。
进一步，每一指节的壳体腹部外侧设置有用于便于与工件接触进行抓取的凸台。
本发明的有益效果：本发明的长度与刚度可调柔性手指，手指指节空腔内的线圈通电后，通过电流大小不同可以改变电磁力对铁芯的电磁力吸引力不同，从而改变手指指节内部线圈与铁芯之间的相对位置，从而可以通过力的传递作用来改变指节的长度，且同时由于指节的壳体内腔和指节相连通的充气道由颗粒物填充，通过控制壳体内腔和充气道中的气压从而使填充的颗粒物之间产生不同的摩擦力来改变手指的刚度，从而实现手指的锁紧或放松；本发明结构简单，对抓取物体具有较好的适应抓取能力，具有较高的市场价值和推广性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明单一指节结构剖视图；
图3为本发明整体结构剖视图(未填充颗粒物状态)。
具体实施方式
图1为本发明结构示意图，图2为本发明单一指节结构剖视图，图3为本发明整体结构剖视图(未填充颗粒物状态)，如图所示：本实施例的长度与刚度可调柔性手指，包括至少两个相互铰接的指节，每一指节包括由柔性材料制成并为内中空结构的壳体4和设置在壳体4内的长度调节机构，长度调节机构包括线圈5和铁芯6，线圈5下端与壳体4的内腔下端连接，铁芯6以可在线圈5通电状态下产生轴向移动对壳体4形成拉伸的方式套设在线圈5内部并上端与壳体4的空腔上端连接；如图所示，本实施例中，每一手指的指节设置至少三个，分别为近端指节、中间指节和远端指节，其中中间指节可以根据实际需求手指长度的不同进行加装，其中，近端指节1、中间指节2和远端指节3的壳体4外部结构可各有不同，每指节的壳体4由形状可变的柔性材料制成(硅胶、乳胶、橡胶、弹性塑料等)；每个指节内部包含有铁芯6、线圈5，壳体4空腔内的线圈5通电后，通过电流大小不同可以改变电磁力对铁芯6的电磁力吸引力不同，由于线圈5与铁芯6的一端分别与指节壳体4的内部空腔的两端刚性连接在一起，从而可通过力的传递作用来改变指节的长度；
每一指节的壳体4背部还设置有用于调节气压以改变指节刚度的充气道16，充气道16与壳体4内腔连通，两相邻指节内的充气道16相通设置，充气道16内填充有根据气压改变产生不同摩擦力的颗粒物7(塑料颗粒，咖啡粒，粉末等)；壳体4的背部是指相对手指的背侧方向，中间指节2的充气道16两端都有通道用于和近端指节1和远端指节3的内部连通，由于指节中的空腔和指节之间的充气道16由颗粒物7填充，通过控制气体气压从而使空腔中填充的颗粒物7之间产生不同的摩擦力来改变手指的刚度；手指弯曲到一定程度后可以对空腔抽气，通过空腔内填充颗粒物7之间的摩擦力来使手指夹紧。
本实施例中，手指还包括用于驱动手指弯曲的拉索8，拉索8依次贯穿每一指节的腹部将指节串联形成连接；各指节之间用线绳串联作为驱动装置；其中，拉索8为线绳，线绳自下而上依次穿过近端指节1、中间指节2和末端指节的腹部，并线绳的最上端仅与末端指节的腹部形成连接，与近端指节1和末端指节可相对滑动，线绳设置至少一个，如图1所示，线绳设置并列的三个，当需要弯曲手指时，并线绳通过拉动各指节形成手指的弯曲，同时配合充气道16内气压的调节和颗粒物7的摩擦力改变实现手指的夹紧或放松。
本实施例中，长度调节机构还包括弹簧9，弹簧9外套在铁芯6上部外侧，弹簧9一端与线圈5上端形成同轴连接，另一端与壳体4的内腔上端连接；即弹簧9与线圈5形成连接，线圈5通电后，通过电流大小不同可以改变电磁力对铁芯6的电磁力吸引力不同，通过电磁力与弹簧9产生的弹簧9弹力的平衡来改变手指指节内部线圈5与铁芯6之间的相对位置，并且在通电消失后方便指节的回位。
本实施例中，手指位于最近端的指节的下端设置有用于连通充气道16进行充放气的通气管15；通气管与外设的气压调节装置(气泵等)相配合使用，方便快捷，通气管与指节的配合处设置有密封圈。
本实施例中，每一指节的壳体4内部下端胶粘设置有线圈垫片14，线圈的下端通胶粘设置在线圈5垫片上；方便安装，且节省空间。
本实施例中，铁芯6通过胶粘设置在壳体4的空腔上端；方便安装，且节省空间。
本实施例中，每一指节的充气道16自壳体4内腔内自上向下延伸形成的柔性隔板10与壳体4的背部侧壁共同围成；柔性隔板10的向指节腹部的一侧形成长度调节机构安装空间，向指节背部的一侧形成充气道16结构，柔性隔板10的下端与指节空腔的底部间形成连通长度调节机构安装空间和充气道16的连通口；另外，长度调节机构还包括设置在指节壳体4的空腔内的导向套13，导向套13内套于线圈5并外套于铁芯6设置，导向套设置在长度调节机构安装空间内。
本实施例中，两相邻指节的连接处形成有便于弯曲的V形缺口11；方便弯曲，具有较好的适应性。
本实施例中，每一指节的壳体4腹部外侧设置有用于便于与工件接触进行抓取的凸台12。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：包括至少两个相互铰接的指节，每一所述指节包括由柔性材料制成并为内中空结构的壳体和设置在壳体内的长度调节机构，所述长度调节机构包括线圈和铁芯，所述线圈下端与壳体的内腔下端连接，所述铁芯以可在线圈通电状态下产生轴向移动对壳体形成拉伸的方式套设在线圈内部并上端与壳体的空腔上端连接；
每一所述指节的壳体背部还设置有用于调节气压以改变指节刚度的充气道，充气道与壳体内腔连通，两相邻指节内的充气道相通设置，所述充气道内填充有根据气压改变产生不同摩擦力的颗粒物。
2.根据权利要求1所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：所述手指还包括用于驱动手指弯曲的拉索，所述拉索依次贯穿每一指节的腹部将指节串联形成连接。
3.根据权利要求2所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：所述长度调节机构还包括弹簧，所述弹簧外套在铁芯上部外侧，弹簧一端与线圈上端形成同轴连接，另一端与壳体的内腔上端连接。
4.根据权利要求3所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：所述手指位于最近端的指节的下端设置有用于连通充气道进行充放气的通气管。
5.根据权利要求4所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：每一所述指节的壳体内部下端胶粘设置有线圈垫片，所述线圈的下端通胶粘设置在线圈垫片上。
6.根据权利要求5所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：所述铁芯通过胶粘设置在壳体的空腔上端。
7.根据权利要求6所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：每一所述指节的充气道自壳体内腔内自上向下延伸形成的柔性隔板与壳体的背部侧壁共同围成。
8.根据权利要求7所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：两相邻指节的连接处形成有便于弯曲的V形缺口。
9.根据权利要求8所述的长度与刚度可调柔性手指，其特征在于：每一指节的壳体腹部外侧设置有用于便于与工件接触进行抓取的凸台。
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Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108481311A (zh) * 2018-06-14 2018-09-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种变刚度柔顺抓取装置
CN108555947A (zh) * 2018-06-26 2018-09-21 南京林业大学 一种可变刚度的软体机械手
CN108638100A (zh) * 2018-05-11 2018-10-12 清华大学 一种柔性仿人机械手指
CN109048856A (zh) * 2018-08-03 2018-12-21 江苏大学 一种刚度独立可控的软体机器人致动器
CN109483574A (zh) * 2018-11-12 2019-03-19 上海交通大学 变刚度内骨骼刚软耦合机械手指
CN109629939A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 可拉伸的刚度可调式组件
CN109623855A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 清华大学 一种腱绳驱动的变刚度软体手指及其软体手
CN109732476A (zh) * 2019-03-01 2019-05-10 重庆大学 变刚度恒力浮动打磨磨头
CN109834721A (zh) * 2019-03-18 2019-06-04 清华大学 一种多指节变刚度软体手指
WO2019153752A1 (zh) * 2018-02-09 2019-08-15 南京阿凡达机器人科技有限公司 一种仿人机械手指
CN110169849A (zh) * 2019-05-28 2019-08-27 南京航空航天大学 一种刚度可控的仿生假手手指
CN111687867A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 哈尔滨工业大学 一种具有主动变刚度功能的软体机械手
CN111745681A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 上海工程技术大学 一种具有准确定位功能的多自由度气动软体机械手
CN112025749A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 燕山大学 一种大范围变刚度软体抓手

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100041556A (ko) * 2008-10-14 2010-04-22 한양대학교 산학협력단 스프링 백본을 사용한 핑거 로봇
WO2010080774A2 (en) * 2009-01-07 2010-07-15 Brooks Adam W Actuator for prosthetic finger and method
CN103386691A (zh) * 2013-07-22 2013-11-13 江南大学 直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪
CN205238069U (zh) * 2015-12-10 2016-05-18 先驱智能机械（深圳）有限公司 机械手指及机械手
CN205693541U (zh) * 2016-06-16 2016-11-16 许文杰 一种电磁铁伸缩系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20100041556A (ko) * 2008-10-14 2010-04-22 한양대학교 산학협력단 스프링 백본을 사용한 핑거 로봇
WO2010080774A2 (en) * 2009-01-07 2010-07-15 Brooks Adam W Actuator for prosthetic finger and method
CN103386691A (zh) * 2013-07-22 2013-11-13 江南大学 直线电机驱动控制的板弹簧骨架柔性手爪
CN205238069U (zh) * 2015-12-10 2016-05-18 先驱智能机械（深圳）有限公司 机械手指及机械手
CN205693541U (zh) * 2016-06-16 2016-11-16 许文杰 一种电磁铁伸缩系统

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109629939A (zh) * 2017-10-09 2019-04-16 通用汽车环球科技运作有限责任公司 可拉伸的刚度可调式组件
WO2019153752A1 (zh) * 2018-02-09 2019-08-15 南京阿凡达机器人科技有限公司 一种仿人机械手指
CN108638100A (zh) * 2018-05-11 2018-10-12 清华大学 一种柔性仿人机械手指
CN108481311A (zh) * 2018-06-14 2018-09-04 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种变刚度柔顺抓取装置
CN108481311B (zh) * 2018-06-14 2023-09-12 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种变刚度柔顺抓取装置
CN108555947A (zh) * 2018-06-26 2018-09-21 南京林业大学 一种可变刚度的软体机械手
CN109048856A (zh) * 2018-08-03 2018-12-21 江苏大学 一种刚度独立可控的软体机器人致动器
CN109483574A (zh) * 2018-11-12 2019-03-19 上海交通大学 变刚度内骨骼刚软耦合机械手指
CN109623855A (zh) * 2018-12-20 2019-04-16 清华大学 一种腱绳驱动的变刚度软体手指及其软体手
CN109732476B (zh) * 2019-03-01 2020-10-13 重庆大学 变刚度恒力浮动打磨磨头
CN109732476A (zh) * 2019-03-01 2019-05-10 重庆大学 变刚度恒力浮动打磨磨头
CN109834721A (zh) * 2019-03-18 2019-06-04 清华大学 一种多指节变刚度软体手指
CN110169849A (zh) * 2019-05-28 2019-08-27 南京航空航天大学 一种刚度可控的仿生假手手指
CN110169849B (zh) * 2019-05-28 2024-04-12 南京航空航天大学 一种刚度可控的仿生假手手指
CN111745681A (zh) * 2020-06-10 2020-10-09 上海工程技术大学 一种具有准确定位功能的多自由度气动软体机械手
CN111687867A (zh) * 2020-06-11 2020-09-22 哈尔滨工业大学 一种具有主动变刚度功能的软体机械手
CN112025749A (zh) * 2020-08-28 2020-12-04 燕山大学 一种大范围变刚度软体抓手
CN112025749B (zh) * 2020-08-28 2022-01-18 燕山大学 一种大范围变刚度软体抓手

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