CN114028155A - 一种软体手机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种软体手机器人，包括软体手和控制系统，软体手包括手背固定装置、软体驱动器和手指末端固定装置；手背固定装置用于固定在手背上，软体驱动器的一端安装在手背固定装置上，软体驱动器另一端与手指末端固定装置相连，手指末端固定装置用于安装在手指尖上；控制系统与用于对软体驱动器进行充气和排气，以使软体驱动器在充气时带动手指屈曲弯曲以及使软体驱动器在排气时带动手指恢复伸展。本发明能够产生较大的弯曲变形、较大的弯曲力，且能对其输出的力进行精确控制，质量轻，便于穿戴，可以在工业上作为机械手进行物体的抓取，在生活上作为假手辅助截肢患者进行日常生活，在临床康复中用于辅助患手进行日常的抓握和康复训练。

Description

一种软体手机器人

技术领域

本发明属于运动训练、神经肌肉康复机器人技术领域，尤其是涉及一种软体手机器人。

背景技术

随着科技、社会的进步和人们生活水平的提高，人们对机器人技术的需求也不断提升，新的机器人技术需要具有更强的环境适应能力，更加安全、结构更加简单、质量更轻。在工业自动化生产线上，特别需要对不同形状，易损伤物体能够安全可靠夹持，在神经康复方面，特别需要有更好的人机交互、更高的安全性和柔顺性。虽然刚性手部机器人具有运动精度高、承载能力强等优点，但是近几年出现的软体手机器人因其结构简单、安全性高、适应性强、柔顺性好、灵活性高等优点在自动化生产线、医疗以及神经康复等领域得到了飞速地发展。

目前，市场国内也出现了一些软体手机器人，这些软体手机器人虽然弯曲效果好，具有较大的活动范围，能够起到很好的抓持和辅助手运动的特点，但是这些软体手机器人输出的力有限，没法给患者提供更大的抓握力，没法抓取更重的物体，而且不太适合个性化穿戴需求，可能没法起到更好的临床效果和适应更复杂的工业环境。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种软体手机器人，能够产生较大的弯曲变形、较大的弯曲力，且能对其输出的力进行精确控制，质量轻，便于穿戴，可以在工业上作为机械手进行物体的抓取，在生活上作为假手辅助截肢患者进行日常生活，在临床康复中用于辅助患手进行日常的抓握和康复训练。

根据本发明实施例的软体手机器人，包括：

软体手，所述软体手包括手背固定装置、软体驱动器和手指末端固定装置；其中，所述手背固定装置用于固定在手背上，所述软体驱动器的一端安装在所述手背固定装置上，所述软体驱动器另一端与所述手指末端固定装置相连，所述手指末端固定装置用于安装在手指尖上；

控制系统，所述控制系统与所述软体驱动器的一端相连，用于对所述软体驱动器进行充气和排气，以使所述软体驱动器在充气时带动手指屈曲弯曲以及使所述软体驱动器在排气时带动手指恢复伸展。

根据本发明实施例的软体手机器人，能够产生较大的弯曲变形、较大的弯曲力，且能对其输出的力进行精确控制，质量轻，便于穿戴，因此本发明实施例的软体手机器人具有以下几种用途：(1)工业领域，能够作为工业机械手，完成对外形多变、表面易碎等物体的快速分拣和对工业中重物的抓取；(2)临床医学领域，可以作为假手，用于辅助上肢手部以上截肢的患者进行一些日常的活动，如抓取筷子、水杯等等，也可以作为软体手机器人，辅助患者进行一些日常活动；还可以在临床康复中用于辅助患手进行日常的抓握和康复训练，例如代替康复医师辅助患者进行手部的运动康复训练，活动患者的手指关节等，使其运动功能得到改善；因为其高的柔顺性和安全性，还可以制造成辅助手术等医疗器械。

根据本发明的一个实施例，所述软体驱动器包括驱动器本体、充气端头、末端端头和外周束缚层；所述充气端头与所述驱动器本体的一端端部螺纹密封连接，所述末端端头与所述驱动器本体的另一端端部螺纹密封连接；所述外周束缚层包裹所述驱动器本体。

根据本发明进一步的实施例，所述外周束缚层上设有切口。

根据本发明进一步的实施例，所述切口有多个，多个所述切口间距相等或不等。

根据本发明的一个实施例，所述手背固定装置包括固定底座和卡锁紧固机构，所述固定底座设有与五个手指延伸方向一致的五个孔槽，五个所述孔槽中分别一一对应地与五个所述软体驱动器的一端安装连接，五个所述软体驱动器的一端通过对应的所述卡锁紧固机构锁紧；所述固定底座的一端设有穿孔。

根据本发明进一步的实施例，所述卡锁紧固机构包括第一螺母和第一螺栓，所述固定底座上设有与手指延伸方向一致的卡滑槽，所述第一螺母对应可滑动地设置所述卡滑槽中，所述第一螺母被所述卡滑槽的两个侧面和上下面限制，所述第一螺栓对应地拧入所述第一螺母且不会转动时所述第一螺栓锁住所述软体驱动器的所述充气端头。

根据本发明进一步的实施例，所述固定底座上设有与手背配合的贴合面，所述贴合面上设有海绵。

根据本发明进一步的实施例，所述固定底座的两侧还设有供绑带穿入的绑带孔。

根据本发明的一个实施例，所述手指末端固定装置包括：

下托架，所述下托架包括底板、腹板和托板，所述腹板的下端固定在所述底板的上表面上，所述腹板的上端与所述托板的底面固定，所述托板的上表面用于托住手指腹部；

上托架，所述上托架包括围框，所述围框的底部设有用于卡入所述下托架的所述腹板的安装槽；

所述下托架的所述腹板卡设在所述安装槽中，所述下托架的所述底板位于所述围框的底部的下方，所述下托架的所述托板位于所述围框中；

第二螺栓和第二螺母，所述第二螺母固定在所述围框的底部处，所述第二螺栓穿过所述下托架的所述底板上的孔与所述第二螺母连接。

根据本发明进一步的实施例，所述围框的顶部上设有用于套接于所述软体驱动器的末端外周面上的套接部。

根据本发明的一个实施例，所述控制系统能够调节所述软体手机器人的振动频率和弯曲力。

根据本发明的一个实施例，所述控制系统包括气动管路结构，所述气动管路结构包括气泵、气动三联件、电气比例阀、电磁阀、气压传感器；其中，

所述气泵产生的气体经过所述气动三联件过滤、干燥后，流入到所述电气比例阀50，经所述电气比例阀进行压力调节后从所述电磁阀的第一阀口流入到所述第一电磁阀中；此时，当所述电磁阀的所述第一阀口和所述电磁阀的第二阀口处于连通状态时，所述电磁阀中的气体则从所述第二阀口流入到所述气压传感器中，经所述气压传感器流入到所述软体驱动器中，所述软体驱动器在气压的作用下朝手指屈曲弯曲的方向弯曲，从而带动手指屈曲弯曲；

待所述电磁阀的所述第一阀口和所述第二阀口处于关闭且所述电磁阀的所述第二阀口和所述电磁阀的第三阀口处于连通状态时，所述软体驱动器里的气体会依次沿着所述气压传感器经过所述第二阀口流体到所述电磁阀中，从所述第三阀口流入到大气中，从而使得所述软体驱动器恢复原样，带动所述手指伸展。

根据本发明进一步的实施例，所述控制系统还包括管路控制系统，所述管路控制系统包括：上位机、微控制单元、转换处理模块和PLC；其中，

所述软体驱动器的振动频率通过所述上位机输入到所述微控制单元，所述微控制单元将输入的振动频率通过所述转换处理模块转换成时间后，所述PLC根据转换的时间控制所述电磁阀的通断频率，从而完成对所述软体驱动器的屈曲弯曲和伸展频率的控制；

所述软体驱动器的弯曲力经所述上位机输入到所述微控制单元，所述微控制单元将输入的弯曲力通过所述转换处理模块转换成目标气压值，所述气压传感器将气路测得的实际气压值反馈到所述微控制单元，所述微控制单元通过对比目标气压值和实际气压值，如果目标气压值和实际气压值存在差异，则所述微控制单元控制所述电气比例阀的电压大小来调节气路中的气压值，直到实际气压值和目标气压值一致，从而稳定控制所述软体驱动器的输入弯曲力，以达到精确地控制所述软体驱动器辅助手部屈曲和伸展动作。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的软体手机器人整体布局结构及应用场景示意图。

图2为本发明实施例的软体手机器人的软体驱动器的一种结构示意图。

图3为本发明实施例的软体手机器人的软体驱动器的一种不同于图2所示的外周束缚层的结构示意图。

图4为本发明实施例的软体手机器人的软体驱动器的输入压力(气压)与产生弯曲力关系示意图。

图5为本发明实施例的软体手机器人的手背固定装置的结构示意图。

图6为本发明实施例的软体手机器人的手指末端固定装置的结构示意图。

图7为本发明实施例的软体手机器人的气动管路结构示意图。

图8为本发明实施例的软体手机器人的管路控制系统的示意图。

图9为本发明实施例的软体手机器人的管路控制系统的控制流程示意图。

附图标记：

软体手100

手背A 指掌关节B 近端关节C 远端关节D

手背固定装置1

固定底座101 孔槽1012 穿孔1013 第一螺母1014 第一螺栓1015

卡滑槽1016 贴合面1017 绑带孔1018

软体驱动器2

驱动器本体201 充气端头202 末端端头203 外周束缚层204 切口2041

手指末端固定装置3

下托架301 底板3011 腹板3012 托板3013

上托架302 围框3021 安装槽3022 套接部3023

第二螺母303 第二螺栓304

气动管路结构200

气泵401 气动三联件402 电气比例阀403 电磁阀404 第一阀口4041

第二阀口4042 第三阀口4043 气压传感器405

管路控制系统300

上位机501 微控制单元502 转换处理模块503PLC504 数模转换模块505

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是为了克服现有产品和技术的不足，针对机械手和神经康复的需求，提出了一种输出力更大、弯曲变形大、控制精确、满足个性化需求的软体手机器人，软体手机器人柔顺性好、刚性好、能够抓取更重的物体，适应更复杂的工业环境，更好地满足临床需求。

下面结合图1至9来描述本发明一种软体手机器人。

如图1至9所示，根据本发明实施例的软体手机器人，包括软体手100和控制系统。其中，软体手100包括手背固定装置1、软体驱动器2和手指末端固定装置3，手背固定装置1用于固定在手背A上，软体驱动器2的一端安装在手背固定装置1上，软体驱动器2另一端与手指末端固定装置3相连，手指末端固定装置3用于安装在手指尖上；控制系统与软体驱动器2的一端相连，用于对软体驱动器2进行充气和排气，以使软体驱动器2在充气时带动手指屈曲弯曲以及使软体驱动器2在排气时带动手指恢复伸展。

具体地，手背固定装置1用于固定在手背A上，例如，例如可以通过绑带可拆卸地固定在手背A上，使用简单方便。

软体驱动器2的一端安装在手背固定装置1上，也就是说，手背固定装置1为软体驱动器2提供安装支撑，软体驱动器2仅仅一端安装在手背固定装置1上，有利于软体驱动器2在充气时其余部分可以朝手指屈曲弯曲的方向发生弯曲，软体驱动器2另一端与手指末端固定装置3相连，手指末端固定装置3用于安装在手指尖上，即手指末端固定装置3可以方便地穿戴在手指尖上，以便于软体驱动器2带动手指尖。当向软体驱动器内充气时，软体驱动器2朝手指屈曲弯曲的方向发生弯曲，从而带动指掌关节B、近端关节C和远端关节D旋转使得手指弯曲；当对软体驱动器2排气时，软体驱动器2恢复原样使得屈曲的手指伸展；由此，可以实现软体驱动器2带动手指屈曲和伸展，以便通过弯曲和伸展达到在工业中抓取物体，在日常生活中辅助物体的抓握和辅助手进行康复训练。

控制系统与软体驱动器2的一端相连，用于对软体驱动器2进行充气和排气，以使软体驱动器2在充气时带动手指屈曲弯曲以及使软体驱动器2在排气时带动手指恢复伸展。通过控制系统调节向软体驱动器2充入气体和排出气体的频率来控制软体驱动器2的振动频率，通过控制充入软体驱动器2的气体压力来控制对手指末端的弯曲。也就是说，控制系统能够调节软体驱动器2牵拉手指完成屈曲和伸展动作的振动频率、振动幅值和振动间隔时间。实验证明，如图4所示，软体驱动器2内充气压力越大，产生的弯曲力(即压力)越大，随着充气的气压增大，软体驱动器2能够产生更大的弯曲变形，进而对痉挛手指末端产生大的弯曲力，例如，在1个大气压下弯曲力能够达到20N左右，在1.6个大气压作用下产生的弯曲力能够达到36N左右。

根据本发明实施例的软体手机器人，能够产生较大的弯曲变形、较大的弯曲力，且能对其输出的力进行精确控制，质量轻，便于穿戴，因此本发明实施例的软体手机器人具有以下几种用途：(1)工业领域，能够作为工业机械手，完成对外形多变、表面易碎等物体的快速分拣和对工业中重物的抓取；(2)临床医学领域，可以作为假手，用于辅助上肢手部以上截肢的患者进行一些日常的活动，如抓取筷子、水杯等等，也可以作为软体手机器人，辅助患者进行一些日常活动；还可以在临床康复中用于辅助患手进行日常的抓握和康复训练，例如代替康复医师辅助患者进行手部的运动康复训练，活动患者的手指关节等，使其运动功能得到改善；因为其高的柔顺性和安全性，还可以制造成辅助手术等医疗器械。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，软体驱动器2包括驱动器本体201、充气端头202、末端端头203和外周束缚层204；充气端头202用于气管相连，充气端头202与驱动器本体201的一端端部螺纹密封连接，末端端头203与驱动器本体201的另一端端部螺纹密封连接；外周束缚层204包裹驱动器本体201。可以理解的是，充气端头202与驱动器本体201之间以及末端端头203与驱动器本体201之间均采用螺纹密封连接，保证了连接部位具有良好的气密性，组装和拆卸操作简单且可靠；外周束缚层204用于减少或者避免驱动器本体201沿径向方向的形变，使形变尽可能地以轴向弯曲的形式进行，从而实现在同等输入压力的前提下输出的弯曲力更大。

如图3所示，根据本发明进一步的实施例，外周束缚层204上设有切口2041。可以理解的是，通过在驱动器本体201上不增加底部束缚层，而是通过在外周束缚层204上设置切口2041，可以使软体驱动器2输出的力更大，例如在1个大气压下能够达到20N左右，1.6个大气压下能够达到36N左右，以满足辅助抓取和辅助运动训练不同的临床需求。

如图3所示，根据本发明再进一步的实施例，切口2041有多个，多个切口2041间距相等或不等，一方面，可以使软体驱动器2输出的力更大，以满足辅助抓取和辅助运动训练不同的临床需求，另一方面，通过采用切口2041不同间距的形式，使得软体驱动器2的弯曲和手指的不同关节弯曲一致，以适应临床中不同场合的需求。图3中的外周束缚层204上面示意出的三个不同间距的切口241，在这些大的切口处，软体驱动器能够产生大的弯曲，如果手指在近端关节C和远端关节D能够产生大的弯曲角度。

如图5所示，根据本发明的一个实施例，手背固定装置1包括固定底座101和卡锁紧固机构，固定底座101设有与五个手指延伸方向一致的五个孔槽1012，五个孔槽1012中分别一一对应地与五个软体驱动器2的一端安装连接，五个软体驱动器2的一端通过对应的卡锁紧固机构锁紧；这样，软体驱动器2设置在孔槽1012中后，可以与手指的延伸方向保持一致，可以更加顺畅地控制手指屈曲弯曲和伸展，软体驱动器2通过卡紧固机构锁紧，可以保证软体驱动器2与固定底座101之间的可靠连接；固定底座101的一端设有穿孔1013，穿孔1013用于插入气管给软体驱动器2供气。

如图5所示，根据本发明进一步的实施例，卡锁紧固机构包括第一螺母1014和第一螺栓1015，固定底座101上设有与手指延伸方向一致的卡滑槽1016，第一螺母1014对应可滑动地设置卡滑槽1016中，第一螺母1014被卡滑槽1016的两个侧面和上下面限制，第一螺栓1015对应地拧入第一螺母1014且不会转动时第一螺栓1015锁住软体驱动器2的充气端头202。也就是说，当需要根据不同手指的长度以及软体驱动器2的长度，对软体驱动器2的充气端头202的位置需要进行调整时，首先将软体驱动器2的充气端头202移动至合适的位置，使其适应手部差异化的需求，然后移动位于卡滑槽1016内的第一螺母1014，使其位于充气端头202的上方，转动第一螺栓1015直至无法转动时，就实现了对软体驱动器2的充气端头202位置的固定锁紧。因此，该实施例的软体手机器人能够根据软体驱动器2的长度和不同人不同手指的长度进行调节，以适应不同人的不同手指长度，满足患者的个性化需求，使患者穿戴使用更加舒适。

如图5所示，根据本发明进一步的实施例，固定底座101上设有与手背A配合的贴合面1017，贴合面1017上设有海绵。这样，可以减少或避免软体手机器人发生不必要的移动，使佩戴更加稳固；在贴合面1017上设置海绵，用于与手背A实现软接触，使患者佩戴更加舒适。

如图5所示，根据本发明进一步的实施例，固定底座101的两侧还设有供绑带穿入的绑带孔1018。使用时，将绑带穿入绑带孔1018，然后将绑带固定在手掌上，从而实现对固定底座101的固定，固定方式简单，适用性强。具体地，绑带孔1018可以为方形孔或者其他形状的孔。

如图6所示，根据本发明的一个实施例，手指末端固定装置3包括下托架301、上托架302、第二螺母303和第二螺栓304；其中，下托架301包括底板3011、腹板3012和托板3013，腹板3012的下端固定在底板3011的上表面上，腹板3012的上端与托板3013的底面固定，托板3013的上表面用于托住手指尖的腹部；上托架302包括围框3021，围框3021的底部设有用于卡入下托架301的腹板3012的安装槽3022；下托架301的腹板3012卡设在安装槽3022中，下托架301的底板3011位于围框3021的底部的下方，下托架301的托板3013位于围框3021中；第二螺母303固定在围框3021的底部处，第二螺栓304穿过下托架301的底板3011上的孔与第二螺母303连接。使用时，将手指末端的指腹置于托板3013的上表面后，通过调节旋转第二螺栓304，使下托架301的高度增高或降低，来使围框3021顶部和托板3013之间的距离与手指末端适配，从而使手指末端固定装置3能够根据不同人手指指尖(也即手指末端)的粗细进行调节，满足佩戴的个性化需求。

需要说明的是，手背固定装置1和手指末端固定装置3都进行了个性化的设计，能够实现个性化的穿戴，满足临床的个性化需求。

在工业领域和助老助残辅助技术领域，软体手机器人中的手背固定装置1可以根据实际的需求，做成假手，也可以将手指末端固定装置3设置成圆形和方形，做成工业所需的机械手来抓取重物。

如图6所示，根据本发明进一步的实施例，围框3021的顶部上设有用于套接于软体驱动器2的末端外周面上的套接部3023，套接部3023位环形，直接套接在软体驱动器2的末端外周面上，实现手指末端固定装置3与软体驱动器2的可靠连接，且结构简单。

根据本发明的一个实施例，控制系统能够调节软体手机器人的振动频率和弯曲力，能够适应临床的不同需求和工业上的不同需求。

如图7所示，根据本发明的一个实施例，控制系统包括气动管路结构200，气动管路结构200包括气泵401、气动三联件402、电气比例阀403、电磁阀404和气压传感器405。其中，气泵401产生的气体经过气动三联件402过滤、干燥后，流入到电气比例阀403，经电气比例阀403进行压力调节后从电磁阀404的第一阀口4041流入到第一电磁阀404中；此时，当电磁阀404的第一阀口4041和第二阀口4042处于连通状态时，电磁阀404中的气体则从第二阀口4042流入到气压传感器405中，经气压传感器405流入到软体驱动器2中，软体驱动器2在气压的作用下朝手指屈曲弯曲的方向弯曲，从而带动手指屈曲弯曲；待电磁阀404的第一阀口4041和电磁阀404的第二阀口4042处于关闭且电磁阀404的第二阀口4042和电磁阀404的第三阀口4043处于连通状态时，软体驱动器2里的气体会依次沿着气压传感器405经过第二阀口4042流体到电磁阀404中，从第三阀口4043流入到大气中，从而使得软体驱动器2恢复原样，带动手指伸展。

需要说明的是，电磁阀404可以是两位三通电磁阀，也可以是三位三通电磁阀。

如图8和图9所示，根据本发明进一步的实施例，控制系统还包括管路控制系统300，管路控制系统300包括上位机501、微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)502、转换处理模块503和PLC504；其中，软体驱动器2的振动频率通过上位机501输入到微控制单元502，微控制单元502将输入的振动频率通过转换处理模块503转换成时间后，PLC504根据转换的时间控制电磁阀404的通断频率，从而完成对软体驱动器2的屈曲弯曲和伸展频率的控制。

软体驱动器2的弯曲力经上位机501输入到微控制单元502，微控制单元502将输入的弯曲力通过转换处理模块503转换成目标气压值，气压传感器405将气路测得的实际气压值反馈到微控制单元502，微控制单元502通过对比目标气压值和实际气压值，如果目标气压值和实际气压值存在差异，则微控制单元502控制电气比例阀403的电压大小来调节气路中的气压值，直到实际气压值和目标气压值一致，从而稳定控制软体驱动器2的输入弯曲力，以达到精确地控制软体驱动器2辅助手部屈曲和伸展动作。也就是说，采用气压闭环调节的控制模式，能够对软体驱动器2的输入气压进行精确控制，以适应不同重量的物体的抓取需求和不同患者手指活动的力的需求，也能对软体驱动器2的屈曲和伸展的动作频率进行控制，以改变抓取频率和手指关节活动频率的需求，提高抓取效率和运动康复效率。

下面对管路控制系统300和控制流程作更为详细的描述。如图8和图9所示，在管路控制系统300中，上位机501具有参数输入及修改功能，例如可以输入振动频率、弯曲力等参数，上位机501还具有屏幕显示功能，例如显示输入的气压值、频率值以及实际的气压值等。微控制单元502包括模拟量输入模块、模拟量输出模块、PID调节模块、数字量输出模块，其中，模拟量输入模块能够将上位机501的输入命令转换成模拟量后进行操作，模拟量输出模块能够将微控制单元502的参数反馈给对应的控制器件，实现对控制器件的操作，数字量输出模块负责将模拟量转换成数字量后反馈到PLC504中，对电磁阀404进行控制。数模转换模块505用于将数字量转换成模拟量。电气比例阀403电气比例阀403用于对输入的气体压力采用调节的方式进行控制。气压传感器405气压传感器405能够实时地监测气路中流过的气体压力值。电源管理模块用于负责给管路控制系统300中的所有电气元件供电，包括上位机501、微控制单元502、PLC504、电磁阀404、电气比例阀403、气压传感器405等。

管路控制系统300管路控制系统300电磁阀404电气比例阀403气压传感器405软体驱动器2屈曲和伸展的频率由电磁阀404来控制。具体地，将设置的振动频率经上位机501输入后，下达到微控制单元502，微控制单元502100将输入频率通过转换处理模块503转换成时间后反馈到PLC504，由PLC504控制电磁阀4045开闭的持续时间，达到控制软体手机器人动作的频率，上位机501的显示屏可以用于显示输出的力与驱动器变形的频率。

软体手机器人输入气压由电气比例阀40350和气压传感器405相结合的闭环控制来实现。具体地，软体驱动器2的弯曲力经上位机501输入到微控制单元502，微控制单元502将输入的弯曲力通过转换处理模块503转换成目标气压值，经模拟量输入模块下达到微控制单元502，气压传感器405将气路测得的气压值经微控制单元502的模拟量输入模块输入，微控制单元502通过对比目标气压值和实际气压值，如果目标气压值和实际气压值存在差异，将该差压反馈给模拟量输出模块，并且该差异用于控制电气比例阀403的电压大小来调节气路中的气压值，依据PID调节模块对比例、积分和差分等参数进行调节直到实际气压值和目标气压值一致，这样可以稳定控制软体驱动器2的输入压力，以达到精确地控制软体驱动器辅助手部屈曲和伸展动作。

根据本发明的一个实施例，软体手机器人在气管为5米的情况下输出性能稳定，且软体驱动器2、手背固定装置1和手指末端固定装置3都采用非金属结构做成，能够在核磁环境下正常使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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、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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种软体手机器人，其特征在于，包括：

软体手，所述软体手包括手背固定装置、软体驱动器和手指末端固定装置；其中，所述手背固定装置用于固定在手背上，所述软体驱动器的一端安装在所述手背固定装置上，所述软体驱动器另一端与所述手指末端固定装置相连，所述手指末端固定装置用于安装在手指尖上；

控制系统，所述控制系统与所述软体驱动器的一端相连，用于对所述软体驱动器进行充气和排气，以使所述软体驱动器在充气时带动手指屈曲弯曲以及使所述软体驱动器在排气时带动手指恢复伸展。

2.根据权利要求1所述的软体手机器人，其特征在于，所述软体驱动器包括驱动器本体、充气端头、末端端头和外周束缚层；所述充气端头与所述驱动器本体的一端端部螺纹密封连接，所述末端端头与所述驱动器本体的另一端端部螺纹密封连接；所述外周束缚层包裹所述驱动器本体。

3.根据权利要求2所述的软体手机器人，其特征在于，所述外周束缚层上设有切口。

4.根据权利要求3所述的软体手机器人，其特征在于，所述切口有多个，多个所述切口间距相等或不等。

5.根据权利要求2所述的软体手机器人，其特征在于，所述手背固定装置包括固定底座和卡锁紧固机构，所述固定底座设有与五个手指延伸方向一致的五个孔槽，五个所述孔槽中分别一一对应地与五个所述软体驱动器的一端安装连接，五个所述软体驱动器的一端通过对应的所述卡锁紧固机构锁紧；所述固定底座的一端设有穿孔。

6.根据权利要求5所述的软体手机器人，其特征在于，所述卡锁紧固机构包括第一螺母和第一螺栓，所述固定底座上设有与手指延伸方向一致的卡滑槽，所述第一螺母对应可滑动地设置所述卡滑槽中，所述第一螺母被所述卡滑槽的两个侧面和上下面限制，所述第一螺栓对应地拧入所述第一螺母且不会转动时所述第一螺栓锁住所述软体驱动器的所述充气端头。

7.根据权利要求5所述的软体手机器人，其特征在于，所述固定底座上设有与手背配合的贴合面，所述贴合面上设有海绵；所述固定底座的两侧还设有供绑带穿入的绑带孔。

8.根据权利要求1所述的软体手机器人，其特征在于，所述手指末端固定装置包括：

下托架，所述下托架包括底板、腹板和托板，所述腹板的下端固定在所述底板的上表面上，所述腹板的上端与所述托板的底面固定，所述托板的上表面用于托住手指腹部；

上托架，所述上托架包括围框，所述围框的底部设有用于卡入所述下托架的所述腹板的安装槽；

所述下托架的所述腹板卡设在所述安装槽中，所述下托架的所述底板位于所述围框的底部的下方，所述下托架的所述托板位于所述围框中；

第二螺栓和第二螺母，所述第二螺母固定在所述围框的底部处，所述第二螺栓穿过所述下托架的所述底板上的孔与所述第二螺母连接。

9.根据权利要求8所述的软体手机器人，其特征在于，所述围框的顶部上设有用于套接于所述软体驱动器的末端外周面上的套接部。

10.根据权利要求1所述的软体手机器人，其特征在于，所述控制系统能够调节所述软体手机器人的振动频率和弯曲力。

11.根据权利要求1所述的软体手机器人，其特征在于，所述控制系统包括气动管路结构，所述气动管路结构包括气泵、气动三联件、电气比例阀、电磁阀、气压传感器；其中，

所述气泵产生的气体经过所述气动三联件过滤、干燥后，流入到所述电气比例阀50，经所述电气比例阀进行压力调节后从所述电磁阀的第一阀口流入到所述第一电磁阀中；此时，当所述电磁阀的所述第一阀口和所述电磁阀的第二阀口处于连通状态时，所述电磁阀中的气体则从所述第二阀口流入到所述气压传感器中，经所述气压传感器流入到所述软体驱动器中，所述软体驱动器在气压的作用下朝手指屈曲弯曲的方向弯曲，从而带动手指屈曲弯曲；

待所述电磁阀的所述第一阀口和所述第二阀口处于关闭且所述电磁阀的所述第二阀口和所述电磁阀的第三阀口处于连通状态时，所述软体驱动器里的气体会依次沿着所述气压传感器经过所述第二阀口流体到所述电磁阀中，从所述第三阀口流入到大气中，从而使得所述软体驱动器恢复原样，带动所述手指伸展。

12.根据权利要求11所述的软体手机器人，其特征在于，所述控制系统还包括管路控制系统，所述管路控制系统包括：上位机、微控制单元、转换处理模块和PLC；其中，

所述软体驱动器的振动频率通过所述上位机输入到所述微控制单元，所述微控制单元将输入的振动频率通过所述转换处理模块转换成时间后，所述PLC根据转换的时间控制所述电磁阀的通断频率，从而完成对所述软体驱动器的屈曲弯曲和伸展频率的控制；

所述软体驱动器的弯曲力经所述上位机输入到所述微控制单元，所述微控制单元将输入的弯曲力通过所述转换处理模块转换成目标气压值，所述气压传感器将气路测得的实际气压值反馈到所述微控制单元，所述微控制单元通过对比目标气压值和实际气压值，如果目标气压值和实际气压值存在差异，则所述微控制单元控制所述电气比例阀的电压大小来调节气路中的气压值，直到实际气压值和目标气压值一致，从而稳定控制所述软体驱动器的输入弯曲力，以达到精确地控制所述软体驱动器辅助手部屈曲和伸展动作。

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