CN110696025A - 一种柔性仿人手 - Google Patents

Abstract

一种柔性仿人手，它涉及仿人手技术领域。本发明解决了现有的机械手存在机械结构复杂，质量大，生产周期长，制作成本高，能耗大，电路易老化且存在安全隐患的问题。本发明的每个仿手指结构中相邻的两个仿手指节结构之间通过仿手指关节叠状弯曲驱动器相连接，每个仿手指结构根部的仿手指关节叠状弯曲驱动器均与仿手掌结构相连接；各个仿手指关节叠状弯曲驱动器均通过导气管与外部气源供给装置相连接，实现仿手指结构关节处的弯曲或伸直；各个扇形气动结构均通有导气管，所述导气管将扇形气动结构与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢。本发明用于将柔性仿人手整体的重量减轻，增强柔性仿人手的灵活性。

Description

一种柔性仿人手

技术领域

本发明涉及仿人手技术领域，具体涉及一种柔性仿人手。

背景技术

随着科技的发展，机械技术已经逐渐普及，现有依靠机械结构和电力驱动的机械手已可以实现对正常人手的动作加以模仿。与此同时，机械手的弊端也随之显现了出来，现有的机械手大多要依赖复杂的机械结构来做出各种各样的动作。而且，做出的动作越难完成，所需的机械结构也越来越复杂。这直接导致现有的机械手十分沉重，并且手指各个部位线路的排布也相当的复杂，大幅度增加了其制作周期和成本。人们在操控其进行各种工作时，也会因为上述问题而感到不便。

同时，由于机械手臂一般要依靠电来提供动力，而用于导电的电路和一些接头可能会随着时间的推移而逐渐老化，老化的电路不但会造成不必要的能源消耗，还会在使用过程中对操控者产生一定的危险，这样就不得不找出一种新型的仿人手来取代传统的机械手来克服以上缺点。

综上所述，现有的机械手存在机械结构复杂，质量大，生产周期长，制作成本高，能耗大，电路易老化且存在安全隐患的问题。

发明内容

本发明为了解决现有的机械手存在机械结构复杂，质量大，生产周期长，制作成本高，能耗大，电路易老化且存在安全隐患的问题，进而提供一种柔性仿人手。

本发明的技术方案是：

一种柔性仿人手，它包括仿手掌结构1、连接在仿手掌结构1上的五个仿手指结构、四个扇形气动结构2和多个导气管6；

每个仿手指结构包括多个仿手指节结构3和多个仿手指关节叠状弯曲驱动器4，每个仿手指结构中相邻的两个仿手指节结构3之间通过仿手指关节叠状弯曲驱动器4相连接，每个仿手指结构根部的仿手指关节叠状弯曲驱动器4均与仿手掌结构1相连接；

五个仿手指结构分别为仿大拇指结构、仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构，仿食指结构根部与仿中指结构根部之间、仿中指结构根部与仿无名指结构根部之间、仿无名指结构根部与仿小拇指结构根部之间均连接有一个扇形气动结构2，仿大拇指结构根部与仿手掌结构1之间也连接有一个扇形气动结构2；

各个仿手指关节叠状弯曲驱动器4均通有导气管6，所述导气管6将仿手指关节叠状弯曲驱动器4与外部气源供给装置相连接，实现仿手指结构关节处的弯曲或伸直；

各个扇形气动结构2均通有导气管6，所述导气管6将扇形气动结构2与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢。

进一步地，仿手指关节叠状弯曲驱动器4整体由柔性材料制成，仿手指关节叠状弯曲驱动器4的截面为矩形；

仿手指关节叠状弯曲驱动器4包括a型叠状弯曲驱动器4-1，每个仿手指结构中与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器4为a型叠状弯曲驱动器4-1，a型叠状弯曲驱动器4-1整体为片层状结构；

a型叠状弯曲驱动器4-1包括第一变形约束板4-1-1、多个第一片层体4-1-2和多个第一连接套体4-1-3，所有所述第一片层体4-1-2同轴设置，相邻两个第一片层体4-1-2之间存在间隙，第一片层体4-1-2的内部设有空腔，相邻两个第一片层体4-1-2之间通过一个第一连接套体4-1-3连通，所有所述第一片层体4-1-2与第一连接套体4-1-3整体内部形成封闭的第一密封腔体4-1-4，位于底部的第一片层体4-1-2的下端面上设有第一通气孔4-1-2-1，所述第一通气孔4-1-2-1与所述第一密封腔体4-1-4相通，第一变形约束板4-1-1竖直设置在a型叠状弯曲驱动器4-1的一侧，a型叠状弯曲驱动器4-1中的所有所述第一片层体4-1-2均与第一变形约束板4-1-1相连接。

进一步地，仿手指关节叠状弯曲驱动器4还包括b型叠状弯曲驱动器4-2，每个仿手指结构中除与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器4外的仿手指关节叠状弯曲驱动器4均为b型叠状弯曲驱动器4-2，b型叠状弯曲驱动器4-2整体为片层状结构；

b型叠状弯曲驱动器4-2包括第二变形约束板4-2-1、多个第二片层体4-2-2和多个第二连接套体4-2-3，所有所述第二片层体4-2-2同轴设置，相邻两个第二片层体4-2-2之间存在间隙，第二片层体4-2-2的内部设有空腔，相邻两个第二片层体4-2-2之间通过一个第二连接套体4-2-3连通，所有所述第二片层体4-2-2与第二连接套体4-2-3整体内部形成封闭的第二密封腔体4-2-4，位于底部的第二片层体4-2-2的下端面上设有第二通气孔4-2-2-1，所述第二通气孔4-2-2-1与所述第二密封腔体4-2-4相通，第二变形约束板4-2-1竖直设置在b型叠状弯曲驱动器4-2的一侧，b型叠状弯曲驱动器4-2中的所有所述第二片层体4-2-2均与第二变形约束板4-2-1相连接；

b型叠状弯曲驱动器4-2的端面上沿其长度方向设有可让导气管6从中穿过的贯穿空隙4-2-5。

进一步地，扇形气动结构2整体由柔性材料制成，扇形气动结构2的截面为扇形；

扇形气动结构2包括第三变形约束板2-1、多个第三片层体2-2和多个第三连接套体2-3，所有所述第三片层体2-2同轴设置，相邻两个第三片层体2-2之间存在间隙，第三片层体2-2的内部设有空腔，相邻两个第三片层体2-2之间通过一个第三连接套体2-3连通，所有所述第三片层体2-2与第三连接套体2-3整体内部形成封闭的第三密封腔体2-4，位于底部的第三片层体2-2的下端面上设有第三通气孔，所述第三通气孔与所述第三密封腔体2-4相通，第三变形约束板2-1竖直设置在扇形气动结构2的一侧，扇形气动结构2中的所有所述第三片层体2-2均与第三片层体2-2相连接。

进一步地，所述柔性仿人手还包括五个柔性铰结构5，仿手掌结构1由刚性材料制成，仿手掌结构1与每个仿手指结构的连接处设有一个柔性铰结构5，仿手掌结构1通过柔性铰结构5与仿手指结构相连接。

进一步地，所述仿手指节结构3内部中空，仿手指节结构3的厚度为1-3mm。

进一步地，所述仿手指节结构3为内部中空的正八棱柱结构。

进一步地，仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构的形貌为正八棱柱。

进一步地，仿大拇指结构包括a型叠状弯曲驱动器4-1、b型叠状弯曲驱动器4-2、两个仿手指节结构3、两个导气管6和两个通气阀；其中第一个导气管6的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第一个导气管6的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管6的一端与上部的a型叠状弯曲驱动器4-1的第一通气孔4-1-2-1相连接，第二个导气管6的另一端依次穿过下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接，每个导气管6上设有一个通气阀；

仿食指结构包括a型叠状弯曲驱动器4-1、两个b型叠状弯曲驱动器4-2、三个仿手指节结构3、三个导气管6和三个通气阀；其中第一个导气管6的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第一个导气管6的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管6的一端与中部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第二个导气管6的另一端依次穿过下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接；其中第三个导气管6的一端与上部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第三个导气管6的另一端依次穿过中部的仿手指节结构3、中部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5、下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接，每个导气管6上设有一个通气阀；

仿中指结构、仿无名指结构、仿小拇指结构均与仿食指结构的结构相同；

每个扇形气动结构2包括导气管6和通气阀，扇形气动结构2的第三通气孔通过导气管6与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢，所述导气管6上设有一个通气阀。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明所述的柔性仿人手与传统的机械手的区别在于机械手由金属制成，而柔性仿人手由柔性材料制成，使得柔性仿人手的质量小于机械手的质量。同时，柔性材料的耐腐蚀性较强，对比与金属材料，在极端复杂的工作环境下，柔性仿人手明显更具有优势。对于传统的机械手人们为了使其更易操控，经常需要大量的时间制作相应电路，电路在长时间工作下容易老化，后期的维护更换十分麻烦。相比之下，柔性仿人手依靠气动管进行气压的传递，抗疲劳性较好，能长时间的工作，大大降低了其制作和使用的成本。柔性材料相对于金属材料更柔软，与人碰撞时可降低人受伤的风险，人机交互性较强。

2、本发明所述的柔性仿人手主要由柔性材料构成，柔性材料本身密度较小，具有较大弹性，在一定的压力条件下可发生较大变形，撤去外力后变形可完全恢复。材料本身密度较小使得柔性仿人手整体的重量较轻，柔性材料的弹性较大，变形可完全恢复，灵活性较强，便于人对柔性手的操控。柔性材料的耐腐蚀性较强，相对于机械手，柔性仿人手的环境适应性更强，可在更复杂的环境下进行工作。柔性手相对于机械手臂结构更为简单，生产周期较短，制作成本较低。同时，柔性仿人手依靠气压驱动，气动部件与气泵之间靠导气管6进行连接，不用担心因为时间问题导致的结构老化，并且柔性仿人手的大部分位置都是柔性的，与人碰撞时降低了人受伤的风险，具有较高的人机交互性，操作起来更为安全。

附图说明

图1是本发明的柔性仿人手的结构示意图；

图2是本发明的仿手指节结构1的结构示意图；

图3是本发明的a型仿手指关节叠状弯曲驱动器2的结构示意图；

图4是本发明的a型仿手指关节叠状弯曲驱动器的俯视图；

图5是图4在C-C处的剖视图；

图6是本发明的b型仿手指关节叠状弯曲驱动器2的结构示意图；

图7是本发明的b型仿手指关节叠状弯曲驱动器的俯视图；

图8是图7在B-B处的剖视图；；

图9是本发明的扇形气动结构3的结构示意图；

图10是图9在A-A处的剖视图；

图11是本发明的仿手掌结构4的结构示意图；

图12是本发明的仿手指结构的主视图；

图13是图12在D-D处的剖视图；

图14是本发明的仿手指结构的侧视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2、图12、图13和图14说明本实施方式，本实施方式的一种柔性仿人手，它包括仿手掌结构1、连接在仿手掌结构1上的五个仿手指结构、四个扇形气动结构2和多个导气管6；

每个仿手指结构包括多个仿手指节结构3和多个仿手指关节叠状弯曲驱动器4，每个仿手指结构中相邻的两个仿手指节结构3之间通过仿手指关节叠状弯曲驱动器4相连接，每个仿手指结构根部的仿手指关节叠状弯曲驱动器4均与仿手掌结构1相连接；

五个仿手指结构分别为仿大拇指结构、仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构，仿食指结构根部与仿中指结构根部之间、仿中指结构根部与仿无名指结构根部之间、仿无名指结构根部与仿小拇指结构根部之间均连接有一个扇形气动结构2，仿大拇指结构根部与仿手掌结构1之间也连接有一个扇形气动结构2；

各个仿手指关节叠状弯曲驱动器4均通有导气管6，所述导气管6将仿手指关节叠状弯曲驱动器4与外部气源供给装置相连接，实现仿手指结构关节处的弯曲或伸直；

各个扇形气动结构2均通有导气管6，所述导气管6将扇形气动结构2与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢。

本实施方式的仿手指关节叠状弯曲驱动器4和扇形气动结构2分别与外部气源供给装置通过导气管6进行连接。通过调节外部气源供给装置输出气压的大小进而控制仿手指关节叠状弯曲驱动器4和扇形气动结构2内压的大小，让其分别同时进行各种工作，进而实现柔性仿人手做出正常人手可做出的各种动作。

本实施方式的外部气源供给装置为市面上现有的气源供给装置，可以为气罐，也可以为气泵，小型气泵可以与仿手掌结构1制成一体，也可以通过现有的螺栓螺母等连接件固定在仿手掌结构1上。大型气泵或气罐可以置于地面，通过导气管6与柔性仿人手连接，提供气源。

具体实施方式二：结合图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式的仿手指关节叠状弯曲驱动器4整体由柔性材料制成，仿手指关节叠状弯曲驱动器4的截面为矩形；

仿手指关节叠状弯曲驱动器4包括a型叠状弯曲驱动器4-1，每个仿手指结构中与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器4为a型叠状弯曲驱动器4-1，a型叠状弯曲驱动器4-1整体为片层状结构；

a型叠状弯曲驱动器4-1包括第一变形约束板4-1-1、多个第一片层体4-1-2和多个第一连接套体4-1-3，所有所述第一片层体4-1-2同轴设置，相邻两个第一片层体4-1-2之间存在间隙，第一片层体4-1-2的内部设有空腔，相邻两个第一片层体4-1-2之间通过一个第一连接套体4-1-3连通，所有所述第一片层体4-1-2与第一连接套体4-1-3整体内部形成封闭的第一密封腔体4-1-4，位于底部的第一片层体4-1-2的下端面上设有第一通气孔4-1-2-1，所述第一通气孔4-1-2-1与所述第一密封腔体4-1-4相通，第一变形约束板4-1-1竖直设置在a型叠状弯曲驱动器4-1的一侧，a型叠状弯曲驱动器4-1中的所有所述第一片层体4-1-2均与第一变形约束板4-1-1相连接。

如此设置，a型叠状弯曲驱动器4-1由弹性较大的柔性材料制成，随着其内压的增加，各层第一片层体4-1-2之间的间距也会增加，由于一侧存在第一变形约束板4-1-1无法伸长，而另一侧不存在第一变形约束板4-1-1可进行伸长，进而该结构两侧产生长度差导致弯曲。内压减少，材料变形完全回复的特性使得该a型叠状弯曲驱动器4-1重新变为之前状态，从而实现手指关节的弯曲与伸直。各个仿手指结构上的a型叠状弯曲驱动器4-1可根据需要对其形状和尺寸进行调整以适应使用者的要求。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

本实施方式的仿手指关节叠状弯曲驱动器4整体由柔性材料制成，所述柔性材料可以是热塑或者热固，纤维或颗粒的增强聚氨酯类、橡胶或者硅胶类、改性的柔性聚乳酸材料以及以上材料的混合物等柔性材料。

具体实施方式三：结合图6、图7和图8说明本实施方式，本实施方式的仿手指关节叠状弯曲驱动器4还包括b型叠状弯曲驱动器4-2，每个仿手指结构中除与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器4外的仿手指关节叠状弯曲驱动器4均为b型叠状弯曲驱动器4-2，b型叠状弯曲驱动器4-2整体为片层状结构；

b型叠状弯曲驱动器4-2包括第二变形约束板4-2-1、多个第二片层体4-2-2和多个第二连接套体4-2-3，所有所述第二片层体4-2-2同轴设置，相邻两个第二片层体4-2-2之间存在间隙，第二片层体4-2-2的内部设有空腔，相邻两个第二片层体4-2-2之间通过一个第二连接套体4-2-3连通，所有所述第二片层体4-2-2与第二连接套体4-2-3整体内部形成封闭的第二密封腔体4-2-4，位于底部的第二片层体4-2-2的下端面上设有第二通气孔4-2-2-1，所述第二通气孔4-2-2-1与所述第二密封腔体4-2-4相通，第二变形约束板4-2-1竖直设置在b型叠状弯曲驱动器4-2的一侧，b型叠状弯曲驱动器4-2中的所有所述第二片层体4-2-2均与第二变形约束板4-2-1相连接；

b型叠状弯曲驱动器4-2的端面上沿其长度方向设有可让导气管6从中穿过的贯穿空隙4-2-5。

如此设置，b型叠状弯曲驱动器4-2由弹性较大的柔性材料制成，随着其内压的增加，各层第二片层体4-2-2之间的间距也会增加，由于一侧存在第二变形约束板4-2-1无法伸长，而另一侧不存在第二变形约束板4-2-1可进行伸长，进而该结构两侧产生长度差导致弯曲。内压减少，材料变形完全回复的特性使得该b型叠状弯曲驱动器4-2重新变为之前状态，从而实现手指关节的弯曲与伸直。各个仿手指结构上的b型叠状弯曲驱动器4-2可根据需要对其形状和尺寸进行调整以适应使用者的要求。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式的扇形气动结构2整体由柔性材料制成，扇形气动结构2的截面为扇形；

扇形气动结构2包括第三变形约束板2-1、多个第三片层体2-2和多个第三连接套体2-3，所有所述第三片层体2-2同轴设置，相邻两个第三片层体2-2之间存在间隙，第三片层体2-2的内部设有空腔，相邻两个第三片层体2-2之间通过一个第三连接套体2-3连通，所有所述第三片层体2-2与第三连接套体2-3整体内部形成封闭的第三密封腔体2-4，位于底部的第三片层体2-2的下端面上设有第三通气孔，所述第三通气孔与所述第三密封腔体2-4相通，第三变形约束板2-1竖直设置在扇形气动结构2的一侧，扇形气动结构2中的所有所述第三片层体2-2均与第三片层体2-2相连接。

如此设置，扇形气动结构2由弹性较大的柔性材料制成，在其内压变大时，层叠状的面之间外夹角增大，扇形气动结构2发生外张变形，同时由于第三变形约束板2-1的存在扇形的角弧度增大；内压减小时，层叠状的面之间外夹角减小，扇形气动结构2发生内缩变形，扇形的角弧度减小。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1和图11说明本实施方式，本实施方式的所述柔性仿人手还包括五个柔性铰结构5，仿手掌结构1由刚性材料制成，仿手掌结构1与每个仿手指结构的连接处设有一个柔性铰结构5，仿手掌结构1通过柔性铰结构5与仿手指结构相连接。

如此设置，仿手掌结构1作为集合模块为各个仿手指结构提供可进行连接的位置，为导气管6预留了相应位置，仿手掌结构1本身由刚性材料制成，具有一定的刚度，仿手掌结构1主要用于固定每个仿手指结构的位置，维持整个柔性仿人手的结构，同时在固定方向可让仿手指结构来回摆动，完成相应的动作。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述仿手指节结构3内部中空，仿手指节结构3的厚度为1-3mm。

如此设置，仿手指节结构3内部中空，为导气管6连接和安装预留了空间，同时结构本身具有一定厚度，能避免柔性仿人手工作时发生失稳弯曲。同时可根据使用者的需求和适用对象对各个仿手指节结构3进行尺寸、形状的调整。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图2说明本实施方式，本实施方式的所述仿手指节结构3为内部中空的正八棱柱结构。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

本实施方式中可根据使用者的需求和适用对象对各个仿手指节结构3进行尺寸、形状的调整。

具体实施方式八：结合图1、图12、图13和图14说明本实施方式，本实施方式的仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构的形貌为正八棱柱。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六或七相同。

具体实施方式九：结合图12、图13和图14说明本实施方式，本实施方式的仿大拇指结构包括a型叠状弯曲驱动器4-1、b型叠状弯曲驱动器4-2、两个仿手指节结构3、两个导气管6和两个通气阀；其中第一个导气管6的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第一个导气管6的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管6的一端与上部的a型叠状弯曲驱动器4-1的第一通气孔4-1-2-1相连接，第二个导气管6的另一端依次穿过下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接，每个导气管6上设有一个通气阀；

仿食指结构包括a型叠状弯曲驱动器4-1、两个b型叠状弯曲驱动器4-2、三个仿手指节结构3、三个导气管6和三个通气阀；其中第一个导气管6的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第一个导气管6的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管6的一端与中部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第二个导气管6的另一端依次穿过下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接；其中第三个导气管6的一端与上部的b型叠状弯曲驱动器4-2的第一通气孔4-1-2-1相连接，第三个导气管6的另一端依次穿过中部的仿手指节结构3、中部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5、下部的仿手指节结构3、下部的b型叠状弯曲驱动器4-2内部的贯穿空隙4-2-5并与外部气源供给装置相连接，每个导气管6上设有一个通气阀；

仿中指结构、仿无名指结构、仿小拇指结构均与仿食指结构的结构相同；

每个扇形气动结构2包括导气管6和通气阀，扇形气动结构2的第三通气孔通过导气管6与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢，所述导气管6上设有一个通气阀。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五、六、七或八相同。

本实施方式的柔性仿人手中连接手指头的仿手指关节叠状弯曲驱动器4为a型叠状弯曲驱动器4-1，其余部位的仿手指关节叠状弯曲驱动器4均为b型叠状弯曲驱动器4-2，b型叠状弯曲驱动器4-2相对于a型叠状弯曲驱动器4-1，其在设计结构上预留出了可让导气管6从中穿过的贯穿空隙4-2-5，a型叠状弯曲驱动器4-1没有贯穿空隙，直接与导气管6相连实现弯曲；b型叠状弯曲驱动器4-2留有贯穿孔隙，使其他仿手指关节叠状弯曲驱动器4的导气管6得以从中穿过而不影响其自身的弯曲角度。

本实施方式的每个导气管6上设有一个通气阀的目的是实现对该导气管6所连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器4或扇形气动结构2实现单独控制。

Claims (9)

1.一种柔性仿人手，其特征在于：它包括仿手掌结构(1)、连接在仿手掌结构(1)上的五个仿手指结构、四个扇形气动结构(2)和多个导气管(6)；

每个仿手指结构包括多个仿手指节结构(3)和多个仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)，每个仿手指结构中相邻的两个仿手指节结构(3)之间通过仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)相连接，每个仿手指结构根部的仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)均与仿手掌结构(1)相连接；

五个仿手指结构分别为仿大拇指结构、仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构，仿食指结构根部与仿中指结构根部之间、仿中指结构根部与仿无名指结构根部之间、仿无名指结构根部与仿小拇指结构根部之间均连接有一个扇形气动结构(2)，仿大拇指结构根部与仿手掌结构(1)之间也连接有一个扇形气动结构(2)；

各个仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)均通有导气管(6)，所述导气管(6)将仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)与外部气源供给装置相连接，实现仿手指结构关节处的弯曲或伸直；

各个扇形气动结构(2)均通有导气管(6)，所述导气管(6)将扇形气动结构(2)与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢。

2.根据权利要求1所述的一种柔性仿人手，其特征在于：仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)整体由柔性材料制成，仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)的截面为矩形；

仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)包括a型叠状弯曲驱动器(4-1)，每个仿手指结构中与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)为a型叠状弯曲驱动器(4-1)，a型叠状弯曲驱动器(4-1)整体为片层状结构；

a型叠状弯曲驱动器(4-1)包括第一变形约束板(4-1-1)、多个第一片层体(4-1-2)和多个第一连接套体(4-1-3)，所有所述第一片层体(4-1-2)同轴设置，相邻两个第一片层体(4-1-2)之间存在间隙，第一片层体(4-1-2)的内部设有空腔，相邻两个第一片层体(4-1-2)之间通过一个第一连接套体(4-1-3)连通，所有所述第一片层体(4-1-2)与第一连接套体(4-1-3)整体内部形成封闭的第一密封腔体(4-1-4)，位于底部的第一片层体(4-1-2)的下端面上设有第一通气孔(4-1-2-1)，所述第一通气孔(4-1-2-1)与所述第一密封腔体(4-1-4)相通，第一变形约束板(4-1-1)竖直设置在a型叠状弯曲驱动器(4-1)的一侧，a型叠状弯曲驱动器(4-1)中的所有所述第一片层体(4-1-2)均与第一变形约束板(4-1-1)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种柔性仿人手，其特征在于：仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)还包括b型叠状弯曲驱动器(4-2)，每个仿手指结构中除与手指头相连接的仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)外的仿手指关节叠状弯曲驱动器(4)均为b型叠状弯曲驱动器(4-2)，b型叠状弯曲驱动器(4-2)整体为片层状结构；

b型叠状弯曲驱动器(4-2)包括第二变形约束板(4-2-1)、多个第二片层体(4-2-2)和多个第二连接套体(4-2-3)，所有所述第二片层体(4-2-2)同轴设置，相邻两个第二片层体(4-2-2)之间存在间隙，第二片层体(4-2-2)的内部设有空腔，相邻两个第二片层体(4-2-2)之间通过一个第二连接套体(4-2-3)连通，所有所述第二片层体(4-2-2)与第二连接套体(4-2-3)整体内部形成封闭的第二密封腔体(4-2-4)，位于底部的第二片层体(4-2-2)的下端面上设有第二通气孔(4-2-2-1)，所述第二通气孔(4-2-2-1)与所述第二密封腔体(4-2-4)相通，第二变形约束板(4-2-1)竖直设置在b型叠状弯曲驱动器(4-2)的一侧，b型叠状弯曲驱动器(4-2)中的所有所述第二片层体(4-2-2)均与第二变形约束板(4-2-1)相连接；

b型叠状弯曲驱动器(4-2)的端面上沿其长度方向设有可让导气管(6)从中穿过的贯穿空隙(4-2-5)。

4.根据权利要求3所述的一种柔性仿人手，其特征在于：扇形气动结构(2)整体由柔性材料制成，扇形气动结构(2)的截面为扇形；

扇形气动结构(2)包括第三变形约束板(2-1)、多个第三片层体(2-2)和多个第三连接套体(2-3)，所有所述第三片层体(2-2)同轴设置，相邻两个第三片层体(2-2)之间存在间隙，第三片层体(2-2)的内部设有空腔，相邻两个第三片层体(2-2)之间通过一个第三连接套体(2-3)连通，所有所述第三片层体(2-2)与第三连接套体(2-3)整体内部形成封闭的第三密封腔体(2-4)，位于底部的第三片层体(2-2)的下端面上设有第三通气孔，所述第三通气孔与所述第三密封腔体(2-4)相通，第三变形约束板(2-1)竖直设置在扇形气动结构(2)的一侧，扇形气动结构(2)中的所有所述第三片层体(2-2)均与第三片层体(2-2)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种柔性仿人手，其特征在于：所述柔性仿人手还包括五个柔性铰结构(5)，仿手掌结构(1)由刚性材料制成，仿手掌结构(1)与每个仿手指结构的连接处设有一个柔性铰结构(5)，仿手掌结构(1)通过柔性铰结构(5)与仿手指结构相连接。

6.根据权利要求1所述的一种柔性仿人手，其特征在于：所述仿手指节结构(3)内部中空，仿手指节结构(3)的厚度为1-3mm。

7.根据权利要求6所述的一种柔性仿人手，其特征在于：所述仿手指节结构(3)为内部中空的正八棱柱结构。

8.根据权利要求7所述的一种柔性仿人手，其特征在于：仿食指结构、仿中指结构、仿无名指结构和仿小拇指结构的形貌为正八棱柱。

9.根据权利要求1或8所述的一种柔性仿人手，其特征在于：仿大拇指结构包括a型叠状弯曲驱动器(4-1)、b型叠状弯曲驱动器(4-2)、两个仿手指节结构(3)、两个导气管(6)和两个通气阀；其中第一个导气管(6)的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)的第一通气孔(4-1-2-1)相连接，第一个导气管(6)的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管(6)的一端与上部的a型叠状弯曲驱动器(4-1)的第一通气孔(4-1-2-1)相连接，第二个导气管(6)的另一端依次穿过下部的仿手指节结构(3)、下部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)内部的贯穿空隙(4-2-5)并与外部气源供给装置相连接，每个导气管(6)上设有一个通气阀；

仿食指结构包括a型叠状弯曲驱动器(4-1)、两个b型叠状弯曲驱动器(4-2)、三个仿手指节结构(3)、三个导气管(6)和三个通气阀；其中第一个导气管(6)的一端与下部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)的第一通气孔(4-1-2-1)相连接，第一个导气管(6)的另一端与外部气源供给装置相连接；其中第二个导气管(6)的一端与中部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)的第一通气孔(4-1-2-1)相连接，第二个导气管(6)的另一端依次穿过下部的仿手指节结构(3)、下部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)内部的贯穿空隙(4-2-5)并与外部气源供给装置相连接；其中第三个导气管(6)的一端与上部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)的第一通气孔(4-1-2-1)相连接，第三个导气管(6)的另一端依次穿过中部的仿手指节结构(3)、中部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)内部的贯穿空隙(4-2-5)、下部的仿手指节结构(3)、下部的b型叠状弯曲驱动器(4-2)内部的贯穿空隙(4-2-5)并与外部气源供给装置相连接，每个导气管(6)上设有一个通气阀；

仿中指结构、仿无名指结构、仿小拇指结构均与仿食指结构的结构相同；

每个扇形气动结构(2)包括导气管(6)和通气阀，扇形气动结构(2)的第三通气孔通过导气管(6)与外部气源供给装置相连接，实现五个仿手指结构连接处的张开或合拢，所述导气管(6)上设有一个通气阀。

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