CN114536382A - 神经拟态灵巧手机器人 - Google Patents
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- B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
- B25J15/0009—Gripping heads and other end effectors comprising multi-articulated fingers, e.g. resembling a human hand
Abstract
本发明提供一种神经拟态灵巧手机器人，包括神经拟态手体、神经拟态驱动机构、传感组件及控制装置；神经拟态手体包括人手拟态骨架与仿生皮肤层，人手拟态骨架具有适于模仿人手姿态变化的多个关节；神经拟态驱动机构具有多个腱绳驱动单元，多个腱绳驱动单元分别与多个关节一一对应地连接；传感组件包括多个触觉传感器与多个角度传感器，多个触觉传感器分别集成于仿生皮肤层，多个角度传感器分别一一对应地设于多个关节；传感组件与控制装置连接，控制装置与神经拟态驱动机构连接。本发明的神经拟态灵巧手机器人不仅实现了驱动方式与类人灵巧性的高度神经拟态，还实现了对其抓握姿态的精确闭环控制，可达到人手水平的类人灵巧操作能力。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种神经拟态灵巧手机器人。
背景技术
随着人类对自然界的不断探索，面向的工作空间日益危险复杂，而传统的末端机械手存在通用性差、自由度少、灵活度低等问题，已无法代替人类完成各种精密复杂的操作任务。在机器人设计制造、驱动控制以及智能感知技术的不断发展下，机械手逐渐从简单的夹持装置向仿人灵巧手方向过渡。
仿人灵巧手在构造和性能上兼有人和机器的优点，体现了人的智能性和适应性，能够在各种环境中完成不同的作业。现有的灵巧手主要有电机驱动型、气压驱动型和智能材料驱动型，电机驱动型灵巧手控制系统复杂、精确力矩控制较难，气压驱动型灵巧手刚度不足、响应速度慢，智能材料驱动型灵巧手可承受载荷小、对材料有特殊要求。
在实际应用中还发现，现有的仿人灵巧手不仅结构复杂，而且可靠性差，难以稳定且精确地控制各个关节的转动姿态，从而灵巧性较低。因此，基于现有的设计方案难以实现对仿人灵巧手的精确控制以及对目标物体的准确抓握，严重限制了仿人灵巧手的实际应用场景。
发明内容
本发明提供一种神经拟态灵巧手机器人，用以解决或改善现有的仿人灵巧手存在结构可靠性差、灵巧性低，难以实现对抓握姿态的精确控制的问题。
本发明提供一种神经拟态灵巧手机器人，包括：神经拟态手体、神经拟态驱动机构、传感组件及控制装置；所述神经拟态手体包括人手拟态骨架与仿生皮肤层，所述人手拟态骨架具有适于模仿人手姿态变化的多个关节，所述仿生皮肤层包覆于所述人手拟态骨架的外表面；所述神经拟态驱动机构与所述神经拟态手体连接，所述神经拟态驱动机构具有多个腱绳驱动单元，所述多个腱绳驱动单元分别与所述多个关节一一对应地连接；所述传感组件包括多个触觉传感器与多个角度传感器，所述多个触觉传感器分别集成于所述仿生皮肤层，以形成适于模仿人手的触觉感知功能的电子皮肤，所述多个角度传感器分别一一对应地设于所述多个关节；所述传感组件与所述控制装置连接，所述控制装置与所述神经拟态驱动机构连接；所述控制装置适于根据目标物体的类型与所述传感组件的反馈信号，向所述多个腱绳驱动单元当中的至少一者输出决策信号，以实现对所述神经拟态手体的抓握姿态的控制。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述人手拟态骨架包括腕部模块、掌部模块及手指部模块；所述腕部模块、所述掌部模块及所述手指部模块依次连接，所述手指部模块包括拇指单元、食指单元、中指单元、无名指单元及小拇指单元。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述腕部模块包括腕部基座、腕部托架及掌腕连接架；所述腕部基座的一端与所述腕部托架的一端转动连接，以形成第一腕关节；所述腕部托架的另一端与所述掌腕连接架的一端转动连接，以形成第二腕关节；所述掌腕连接架的另一端与所述掌部模块连接；其中，所述第一腕关节的旋转轴线与所述第二腕关节的旋转轴线垂直，所述第二腕关节的旋转轴线沿所述神经拟态手体的宽度方向延伸。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述掌部模块包括掌部基座、转接架与第一连接架；所述掌部基座的一端与所述腕部模块连接，所述掌部基座的另一端与所述转接架的第一端连接；所述转接架的第二端与所述拇指单元连接；所述转接架的第三端与所述第一连接架的一端固定连接，所述第一连接架的另一端分别与所述食指单元、所述中指单元及所述无名指单元连接；所述第一连接架朝向所述拇指单元的一侧面设有避让槽，所述避让槽适于为所述拇指单元的姿态变化提供避让空间。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述掌部模块还包括第二连接架；所述第二连接架的一端与所述转接架的第四端转动连接，以形成第一掌关节；所述第二连接架的另一端与所述小拇指单元转动连接，以形成第二掌关节；其中，所述第一掌关节的旋转轴线沿所述神经拟态手体的长度方向延伸，所述第二掌关节的旋转轴线与所述神经拟态手体的宽度方向呈预设夹角，所述第一连接架与所述第二连接架沿所述神经拟态手体的宽度方向排布。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述拇指单元包括拇指基座、第一指节、第二指节、第三指节、第四指节和第五指节；所述第一指节与所述拇指基座可转动连接形成第一关节，所述第二指节通过第二转轴与所述第一指节可转动连接形成第二关节，所述第三指节与所述第二指节可转动连接形成第三关节，所述第四指节通过第四转轴与所述第三指节可转动连接形成第四关节，所述第五指节通过第五转轴与所述第四指节可转动连接形成第五关节；所述第二关节、所述第四关节和所述第五关节具有屈伸自由度，所述第一关节和所述第三关节具有回转自由度。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述食指单元、所述中指单元、所述无名指单元及所述小拇指单元的结构相同，均包括第一指节、第二指节、第三指节及第四指节；所述第一指节的一端与所述掌部模块转动连接，所述第一指节的另一端与所述第二指节的一端转动连接；所述第二指节的另一端与所述第三指节的一端转动连接，所述第三指节的另一端与所述第四指节的一端转动连接；其中，所述第一指节和所述掌部模块的旋转轴线与所述第一指节和所述第二指节的旋转轴线垂直；所述第一指节和所述第二指节的旋转轴线、所述第二指节和所述第三指节的旋转轴线及所述第三指节和所述第四指节的旋转轴线均沿所述神经拟态手体的宽度方向延伸。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述腱绳驱动单元包括腱绳驱动模块、腱绳张紧模块、第一腱绳及第二腱绳；所述腱绳驱动模块与所述腱绳张紧模块连接；所述腱绳驱动模块包括第一安装座、驱动电机、第一导轮、第二导轮、第一测力元件及第二测力元件；所述驱动电机设于所述第一安装座；所述第一导轮与所述第二导轮分别可转动地设于所述第一安装座；所述第一腱绳的一端绕设于所述驱动电机的驱动轴，另一端在依次绕过所述第一导轮、所述腱绳张紧模块后，适于与所述关节连接；所述第二腱绳的一端绕设于所述驱动电机的驱动轴，另一端在依次经过所述第二导轮、所述腱绳张紧模块后，适于与所述关节连接；所述第一测力元件用于检测所述第一腱绳上的张力，所述第二测力元件用于检测所述第二腱绳上的张力；所述第一测力元件与所述第二测力元件分别与所述控制装置连接，所述控制装置与所述驱动电机连接。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述第一安装座包括基座、第一侧板及第二侧板；所述第一侧板与所述第二侧板分设于所述基座的相对侧；所述第一侧板的一端与所述基座连接，另一端与所述第一导轮转动连接；所述第二侧板的一端与所述基座连接，另一端与所述第二导轮转动连接；所述第一测力元件与所述第二测力元件分别为板状的张力传感器；所述第一测力元件与所述第一侧板贴合并连接为一体；所述第二测力元件与所述第二侧板贴合并连接为一体；其中，所述第一测力元件通过检测所述第一侧板的形变信息来获取所述第一腱绳上的张力，所述第二测力元件通过检测所述第二侧板的形变信息来获取所述第二腱绳上的张力。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述腱绳张紧模块包括第二安装座、第一张力调节组件及第二张力调节组件；所述第二安装座与所述第一安装座连接；所述第一张力调节组件与所述第二张力调节组件分别设于所述第二安装座上；所述第一张力调节组件与第二张力调节组件结构相同，均包括：张紧轮、调节杆、压簧及调节螺栓；所述第一腱绳及所述第二腱绳适于绕过所述张紧轮；所述调节杆包括安装段与螺杆段，所述安装段的直径大于所述螺杆段的直径；所述张紧轮可转动地安装于所述安装段的一端，所述安装段的另一端与所述螺杆段的一端连接；所述第二安装座上设有过孔，所述螺杆段的另一端穿过所述过孔，并与所述调节螺栓螺纹连接；所述安装段的另一端与所述第二安装座的第一侧面抵接；所述压簧套设于所述螺杆段的外侧，所述压簧的一端与所述第二安装座的第二侧面抵接，所述压簧的另一端与所述调节螺栓抵接。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述控制装置包括工控机、第一控制模块与第二控制模块；所述工控机与所述第一控制模块连接，所述第一控制模块与所述第二控制模块连接，所述第二控制模块分别与所述传感组件及所述腱绳驱动单元连接；所述工控机搭载有神经拟态芯片，所述神经拟态芯片设有脉冲神经网络模型，所述第一控制模块设有力位混合控制算法模型，所述第二控制模块设有PID位置算法模型；所述脉冲神经网络模型适于根据目标物体的类型向所述力位混合控制算法模型输出决策指令信号，所述决策指令信号包括神经拟态手体上各个关节的位置、扭矩及转速当中的至少一种；所述力位混合控制算法模型根据所述决策指令信号与所述传感组件的反馈信号，向所述PID位置算法模型输出决策执行信号；所述PID位置算法模型根据所述决策执行信号对所述腱绳驱动单元上的驱动电机执行PID控制。
根据本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，所述腱绳驱动单元配置有电机驱动板，所述第二控制模块与所述电机驱动板连接，所述电机驱动板与所述驱动电机连接；所述电机驱动板设有调速模块、力控模块及数据采集模块，所述调速模块、力控模块及数据采集模块彼此连接，所述腱绳驱动单元上的第一测力元件与第二测力元件分别与所述数据采集模块连接；所述调速模块与所述力控模块分别与所述驱动电机连接。
本发明提供的一种神经拟态灵巧手机器人，通过借鉴或模仿人手的形态与工作机制来设置神经拟态手体与神经拟态驱动机构，由神经拟态驱动机构对神经拟态手体上的各个关节提供传输动力，确保了驱动与传动的可靠性与稳定性，实现了灵巧手的驱动方式与类人灵巧性的高度神经拟态；与此同时，通过设置多个触觉传感器与多个角度传感器，可在灵巧手抓握目标物体时，通过触觉传感器对抓握的压力、摩擦力等信息进行精确感知，并通过角度传感器监测各个关节的转动角度和角速度，使得控制装置能够根据触觉传感器与角度传感器反馈的信息，对神经拟态手体的抓握姿态执行精确的闭环控制，从而使得神经拟态灵巧手机器人达到人手水平的类人灵巧操作能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的神经拟态灵巧手机器人的结构示意图之一；
图2是本发明提供的人手拟态骨架的结构示意图；
图3是本发明提供的神经拟态手体上的各关节的自由度布局与数量的结构示意图；
图4是本发明提供的拇指单元的结构示意图之一；
图5是本发明提供的拇指单元的结构示意图之二；
图6是本发明提供的拇指单元的结构示意图之三；
图7是本发明提供的食指单元的结构示意图；
图8是本发明提供的人手拟态骨架与人手形态的对比示意图；
图9是本发明提供的基于触觉传感器与仿生皮肤层集成的可穿戴式电子皮肤的正面的结构示意图；
图10是本发明提供的基于触觉传感器与仿生皮肤层集成的可穿戴式电子皮肤的背面的结构示意图；
图11是本发明提供的神经拟态手体上的各个关节安装角度传感器的结构示意图；
图12是本发明提供的神经拟态灵巧手机器人的结构示意图之二；
图13是本发明提供的腱绳驱动单元的结构示意图；
图14是本发明提供的第一导轮与第二导轮在第一安装座上安装的爆炸结构示意图；
图15是本发明提供的第一张力调节组件在第二安装座上的安装结构示意图；
图16是本发明提供的第一腱绳的结构示意图；
图17是本发明提供的神经拟态灵巧手机器人的控制结构框图；
图18是本发明提供的基于神经拟态灵巧手机器人对柱状目标物进行抓握的结构示意图；
图19是本发明提供的基于神经拟态灵巧手机器人对板状目标物进行抓握的结构示意图；
图20是本发明提供的基于神经拟态灵巧手机器人对圆盘状目标物进行抓握的结构示意图；
图21是本发明提供的基于神经拟态灵巧手机器人对球状目标物进行抓握的结构示意图；
图22是本发明提供的基于神经拟态灵巧手机器人对剪刀状目标物进行抓握的结构示意图。
附图标记：
1：神经拟态手体；2：神经拟态驱动机构；3：控制装置；4：人手形态；51：触觉传感器；52：角度传感器；100：仿生皮肤层；11：腕部模块；12：掌部模块；13：手指部模块；111：腕部基座；112：腕部托架；113：掌腕连接架；121：掌部基座；122：转接架；123：第一连接架；124：第二连接架；131：拇指单元；132：食指单元；133：中指单元；134：无名指单元；135：小拇指单元；301：拇指基座；302：第一拇指节；303：第二拇指节；304：第三拇指节；305：第四拇指节；306：第五拇指节；311：第一关节；312：第二关节；313：第三关节；314：第四关节；315：第五关节； 1321：第一指节；1322：第二指节；1323：第三指节；1324：第四指节；41：腕部；42：掌部；43：手指部；21：腱绳驱动单元；22：固定架；211：腱绳驱动模块；212：腱绳张紧模块；213：第一腱绳；214：第二腱绳； 201：第一安装座；202：驱动电机；203：第一导轮；204：第二导轮；205：第一测力元件；206：第二测力元件；207：电机驱动板；2011：基座；2012：第一侧板；2013：第二侧板；221：第二安装座；222：第一张力调节组件；223：第二张力调节组件；224：第三导轮；225：第四导轮；2221：张紧轮；2222：调节杆；2223：压簧；2224：调节螺栓；231：线芯；232：第一塑料绳套；233：金属索套；234：塑料连接套； 101：第一腕关节；102：第二腕关节；103：第一掌关节；104：第二掌关节；105：拇指掌指关节；106：拇指近关节；107：拇指远关节；108：掌指关节；109：近指关节；110：远指关节；61：柱状目标物；62：板状目标物；63：圆盘状目标物；64：球状目标物；65：剪刀状目标物。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图22描述本发明的一种神经拟态灵巧手机器人。
如图1、图2及图12所示，本实施例提供一种神经拟态灵巧手机器人，包括：神经拟态手体1、神经拟态驱动机构2、传感组件及控制装置3；神经拟态手体1包括人手拟态骨架与仿生皮肤层100，人手拟态骨架具有适于模仿人手姿态变化的多个关节，仿生皮肤层100包覆于人手拟态骨架的外表面；神经拟态驱动机构2与神经拟态手体1连接，神经拟态驱动机构2具有多个腱绳驱动单元21，多个腱绳驱动单元21分别与多个关节一一对应地连接；传感组件包括多个触觉传感器51与多个角度传感器52，多个触觉传感器51分别集成于仿生皮肤层100，多个角度传感器52分别一一对应地设于多个关节；传感组件与控制装置3连接，控制装置3与神经拟态驱动机构2连接；控制装置3适于根据目标物体的类型与传感组件的反馈信号，向多个腱绳驱动单元21当中的至少一者输出决策信号，以实现对神经拟态灵巧手机器人的抓握姿态的控制。
具体地，本实施例所示的神经拟态灵巧手机器人通过借鉴或模仿人手的形态与工作机制来设置神经拟态手体1与神经拟态驱动机构2，由神经拟态驱动机构2对神经拟态手体1上的各个关节提供传输动力，确保了驱动与传动的可靠性与稳定性，实现了灵巧手的驱动方式与类人灵巧性的高度神经拟态；与此同时，通过设置多个触觉传感器51与多个角度传感器52，可在灵巧手抓握目标物体时，通过触觉传感器51对抓握的压力、摩擦力等信息进行精确感知，并通过角度传感器52监测各个关节的转动角度和角速度，使得控制装置3能够根据触觉传感器51与角度传感器52反馈的信息，对神经拟态灵巧手机器人的抓握姿态执行精确的闭环控制，从而使得神经拟态灵巧手机器人达到人手水平的类人灵巧操作能力。
在此应指出的是，本实施例所示的神经拟态驱动机构2通过多个腱绳驱动单元21分别对多个关节的转动状态进行一一对应地解耦控制，以实现各个关节的转动状态互不干扰。
如图1与图2所示，为了实现神经拟态手体1的拟人化设计，本实施例所示的人手拟态骨架包括腕部模块11、掌部模块12及手指部模块13；腕部模块11、掌部模块12及手指部模块13依次连接。
具体地，在对腕部模块11的形态设计上，本实施例设置腕部模块11包括腕部基座111、腕部托架112及掌腕连接架113；腕部基座111的一端与腕部托架112的一端转动连接，以形成第一腕关节101；腕部托架112的另一端与掌腕连接架113的一端转动连接，以形成第二腕关节102；掌腕连接架113的另一端与掌部模块12连接；其中，第一腕关节101的旋转轴线与第二腕关节102的旋转轴线垂直，第二腕关节102的旋转轴线沿神经拟态手体的宽度方向延伸。
基于对腕部模块11的上述设计，腕部模块11可实现2个主动关节驱动自由度，包括基于第一腕关节101的侧摆自由度与基于第二腕关节102的屈伸自由度。
与此同时，在对掌部模块12的形态设计上，本实施例设置掌部模块12包括掌部基座121、转接架122与第一连接架123；掌部基座121的一端与腕部模块11的掌腕连接架113连接，掌部基座121的另一端与转接架122的第一端连接；转接架122的第二端与拇指单元131连接；转接架122的第三端与第一连接架123的一端固定连接，第一连接架123的另一端分别与食指单元132、中指单元133及无名指单元134连接；第一连接架123朝向拇指单元131的一侧面设有避让槽，避让槽适于为拇指单元131的姿态变化提供避让空间。
在此，本实施例还设置掌部模块12还包括第二连接架124；第二连接架124的一端与转接架122的第四端转动连接，以形成第一掌关节103；第二连接架124的另一端与小拇指单元135转动连接，以形成第二掌关节104；其中，第一掌关节103的旋转轴线沿神经拟态手体的长度方向延伸，第二掌关节104的旋转轴线与神经拟态手体的宽度方向呈预设夹角，第一连接架123与第二连接架124沿神经拟态手体的宽度方向排布。其中，第二掌关节104的旋转轴线与神经拟态手体的宽度方向可设置为10°的夹角。
基于对掌部模块12的上述设计，掌部模块12可实现2个主动关节驱动自由度，包括基于第一掌关节103的内外收展自由度与基于第二掌关节104的屈伸自由度。
进一步地，基于对手指部模块13的形态设计，本实施例根据人手的形态设置手指部模块13包括拇指单元131、食指单元132、中指单元133、无名指单元134及小拇指单元135。
如图2至图6所示，本实施例设置拇指单元131包括拇指基座301、第一拇指节302、第二拇指节303、第三拇指节304、第四拇指节305和第五拇指节306。第一拇指节302与拇指基座301可转动连接形成第一关节311。第二拇指节303通过第二转轴与第一拇指节302可转动连接形成第二关节312。第三拇指节304与第二拇指节303可转动连接形成第三关节313。第四拇指节305通过第四转轴与第三拇指节304可转动连接形成第四关节314。第五拇指节306通过第五转轴与第四拇指节305可转动连接形成第五关节315。
其中，第二关节312、第四关节314和第五关节315具有屈伸自由度，第一关节311和第三关节313具有回转自由度。即第一拇指节302可相对拇指基座301做回转运动，第二拇指节303可相对第一拇指节302做屈伸运动，第三拇指节304可相对第二拇指节303做回转运动，第四拇指节305可相对第三拇指节304做屈伸运动，第五拇指节306可相对第四拇指节305做屈伸运动。五个关节可单独由腱绳驱动而转动，驱动装置设置于大拇指外部。
在此，本实施例提供的拇指单元131集成在掌部模块12上，可通过第二关节312、第四关节314和第五关节315的屈伸实现大拇指的抓握动作，还可通过第一关节311的回转以及第四关节314和第五关节315的屈伸实现大拇指的对掌动作，即大拇指指尖掌面与其他各指的指尖掌面相接触的动作。在此基础上，还可通过第三关节313的回转以带动第四拇指节305和第五拇指节306偏转一定角度，以完成更复杂的动作。比如，大拇指的指尖掌面与其他各指的掌面正对接触的对掌动作、大拇指指尖与其他各指的指尖正对相抵的对指动作。
基于上述设置，本实施例的拇指单元131为一种新型“311”构型的五自由度大拇指，即拇指单元131共有五个关节，对应五个自由度，五个自由度均为主动自由度，每个关节可独立驱动。其中，第一关节311、第二关节312和第三关节313对应人手的CMC关节，用于实现CMC关节的功能。第四关节314对应人手的MP关节，用于实现MP关节的功能。第五关节315对应人手的DIP关节，用于实现DIP关节的功能。该拇指单元131的灵巧性超越了现有的灵巧手的大拇指，活动范围比人手大拇指更大，有助于灵巧手实现部分人手不能实现的动作。
其中，人手的大拇指关节包括腕掌关节（CarpoMetaCarpal joint，简称CMC关节）、掌指关节（MetacarpoPhalangeal joint，简称MP关节）和指间关节（InterPhalangealjoint，简称IP关节）。对应于CMC关节、MP关节和IP关节，CMC关节为马鞍形关节，其具有3个自由度，分别为屈伸自由度、内收外展自由度和轴向旋转自由度，MP关节和DIP关节各具有1个屈伸自由度。
进一步地，本实施例所示的第一拇指节302的旋转轴线A1与第二转轴的轴线A2垂直相交，第三拇指节304的旋转轴线A3与第二转轴的轴线A2垂直相交。第一拇指节302的旋转轴线A1、第三拇指节304的旋转轴线A3和第二转轴的轴线A2相交于一点。
在第二关节312伸展至第一拇指节302和第二拇指节303呈180°角的情况下，第一拇指节302的旋转轴线A1和第三拇指节304的旋转轴线A3重合，并与第二转轴的轴心垂直相交。该拇指单元的结构紧凑，使其更接近人手。第四转轴的轴线A4和第五转轴的轴线A5平行。
同时，本实施例提供的拇指单元131的第三拇指节304用于相对第二拇指节303做回转运动，第一拇指节302用于相对拇指基座301做回转运动，可设置较短的长度。使整个大拇指接近人手结构形态，其尺寸可基于第五拇指节306、第四拇指节305和第二拇指节303与人手以1：1或者接近于1：1设置。
如图3所示，上述实施例所示的第一关节311与第二关节312共同组成拇指掌指关节105，从而拇指掌指关节105具有屈伸自由度和环转自由度。第三关节313与第四拇指节305共同组成形成拇指近关节106，从而拇指近关节106具有屈伸自由度和环转自由度。第五关节315为拇指远关节107，拇指远关节107只具有屈伸自由度。
进一步地，本实施例所示的拇指单元还包括第一关节驱动轮。第一关节驱动轮与第一拇指节302同轴固定连接，第一关节驱动轮与拇指基座301同轴可转动连接。
本实施例所示的拇指单元还包括传动机构，传动机构安装于第二拇指节内；第三拇指节的第一端与第四拇指节可转动连接形成第三关节，传动机构与第三拇指节的第二端连接以驱动第三拇指节转动。
具体地，传动机构包括第一锥齿轮、第二锥齿轮和第三关节驱动轮，第一锥齿轮与第三拇指节同轴固定连接，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合，第三关节驱动轮与第二锥齿轮同轴固定连接，第三关节驱动轮与第二拇指节可转动连接。
如图2所示，本实施例所示的食指单元132、中指单元133、无名指单元134及小拇指单元135的结构相同，在此，本实施例以食指单元132为例进行具体说明。
如图7所示，本实施例所示的食指单元132包括第一指节1321、第二指节1322、第三指节1323及第四指节1324；第一指节1321的一端与掌部模块12转动连接，第一指节1321的另一端与第二指节1322的一端转动连接；第二指节1322的另一端与第三指节1323的一端转动连接，第三指节1323的另一端与第四指节1324的一端转动连接；其中，第一指节1321和掌部模块12的旋转轴线与第一指节1321和第二指节1322的旋转轴线垂直；第一指节1321和第二指节1322的旋转轴线、第二指节1322和第三指节1323的旋转轴线及第三指节1323和第四指节1324的旋转轴线均沿神经拟态手体的宽度方向延伸。
基于对食指单元132的上述设计结构，本实施例所示的食指单元132、中指单元133、无名指单元134及小拇指单元135均可配置为由掌指关节108、近指关节109和远指关节110组成，其中，远指关节110为耦合关节。在此，第二指节1322与掌部模块12之间的连接结构形成掌指关节108，掌指关节108具有屈伸自由度和侧摆自由度；第二指节1322与第三指节1323之间的连接结构形成近指关节109，近指关节109具有屈伸自由度；第三指节1323与第四指节1324之间的连接结构形成远指关节110，远指关节110具有被动屈伸自由度。
如此，基于上述设计，本实施例所示的手指部模块13的拇指单元131共形成5个主动关节驱动自由度。由于手指部模块13的食指单元132、中指单元133、无名指单元134及小拇指单元135的结构相同，食指单元132、中指单元133、无名指单元134及小拇指单元135的结构相同共同形成12个主动关节驱动自由度和4个被动自由度。也就是说，本实施例所示的手指部模块13共计有17个主动关节驱动自由度和4个被动自由度。
如图3所示，基于腕部模块11上的2个主动关节驱动自由度和掌部模块12上的2个主动关节驱动自由度，本实施例所示的神经拟态灵巧手机器人共计有21个主动关节驱动自由度和4个被动自由度，自由度和驱动数量达到了人手水平，实现了类人灵巧性的高度神经拟态。其中，图3中的每个圆柱体表示对应关节的一个转动自由度。
如图8所示，基于本实施例所示的人手拟态骨架在连接结构与关节自由度上的设计，人手拟态骨架与人手形态4在结构上相似，人手拟态骨架的腕部模块11与人手形态4的腕部41在结构与功能上相对应，掌部模块12与人手形态4的掌部42在结构与功能上相对应，以及手指部模块13与人手形态4的手指部43在结构与功能上相对应。
基于上述实施例，如图9与图10所示，本实施例所示的触觉传感器51与仿生皮肤层100集成的可穿戴式电子皮肤，可穿戴式电子皮肤穿戴于人手拟态骨架的外表面。
如图9所示，为了便于实现可穿戴式电子皮肤的神经拟态触觉感知，本实施例将多个触觉传感器51集成于仿生皮肤层100的正面。其中，仿生皮肤层100的正面为神经拟态手体朝向掌心的一侧面。
具体地，本实施例通过借鉴人手皮肤结构及传感机制，在仿生皮肤层100在对应掌部模块12与手指部模块13的正面均集成有多个触觉传感器51，以使得集成得到的可穿戴式电子皮肤在性能方面具备对压力、动/静摩擦力精确感知与材质辨识等能力。在采用神经拟态灵巧手机器人对目标物体进行抓握时，可穿戴式电子皮肤可实时向控制装置3反馈抓取接触目标物体的瞬态接触力和压力信号，以控制对应腱绳驱动单元21上的驱动电机202的输出力和力矩，提高五指抓取操作的稳定性和可行性。
其中，本实施例所示的仿生皮肤层100可采用皮革材料制成，在将多个触觉传感器51在仿生皮肤层100的正面集成时，可设置触觉传感器51的集成度为25个/cm2，传感单元敏感区域尺度为1 mm x 1 mm，最小可检测压强小于30 Pa，检测温度范围0-80℃，压力响应时间小于1 ms。
如图3与图11所示，本实施例可根据人手拟态骨架上的各个关节的分布，在每个关节的部位安装角度传感器52，角度传感器52用于检测关节的旋转角度与角速度，以实现对神经拟态灵巧手机器人进行精确的闭环控制。
基于上述实施例，本实施例所示的神经拟态驱动机构2通过借鉴人手的工作机制，采用类人筋腱驱动方式，通过电机驱动和腱绳传动为灵巧手各关节传输动力，提高驱动稳定性和传动效率，实现了驱动方式的高度神经拟态，在此，人手的工作机制是通过肌腱来传递前臂的肌肉力量，为手指运动提供强大的动力。
如图12至图14所示，本实施例所示的神经拟态驱动机构2包括固定架22，在固定架22上安装有多个腱绳驱动单元21，并设置腱绳驱动单元21设置的数量与神经拟态灵巧手机器人上的关节的数量相适配。
具体地，本实施例所示的腱绳驱动单元21包括腱绳驱动模块211、腱绳张紧模块212、第一腱绳213及第二腱绳214；腱绳驱动模块211与腱绳张紧模块212连接；腱绳驱动模块211包括第一安装座201、驱动电机202、第一导轮203、第二导轮204、第一测力元件205及第二测力元件206；驱动电机202设于第一安装座201；第一导轮203与第二导轮204分别可转动地设于第一安装座201；第一腱绳213的一端绕设于驱动电机202的驱动轴，另一端在依次绕过第一导轮203、腱绳张紧模块212后，适于与关节连接；第二腱绳214的一端绕设于驱动电机202的驱动轴，另一端在依次经过第二导轮204、腱绳张紧模块212后，适于与关节连接；第一测力元件205用于检测第一腱绳213上的张力，第二测力元件206用于检测第二腱绳214上的张力；第一测力元件205与第二测力元件206分别与控制装置3连接，控制装置3与驱动电机202连接。
在此，本实施例通过设置腱绳驱动模块211、腱绳张紧模块212、第一腱绳213及第二腱绳214，可基于腱绳驱动模块211的驱动电机202的转动来对第一腱绳213与第二腱绳214的长度进行调节，由于第一腱绳213与第二腱绳214分别在对应的导轮的引导下通过腱绳张紧模块212进行张紧调节，则可分别通过第一测力元件205及第二测力元件206对两根腱绳上的张力进行准确地检测，以便为驱动电机202的转动控制进行反馈，从而便于对第一腱绳213与第二腱绳214的长度进行精确调节，以在第一腱绳213与第二腱绳214的牵引下，实现对神经拟态手体上关节的转动姿态进行稳定与精细地控制，进而实现对神经拟态灵巧手机器人的抓握姿态的精确控制。
在此，本实施例所示的第一腱绳213与第二腱绳214可采用相同的结构。如图16所示，本实施例所示的第一腱绳213包括：线芯231、第一塑料绳套232及金属索套233；线芯231、第一塑料绳套232、金属索套233从内往外依次连接。
其中，本实施例中的线芯231采用超高分子量聚乙烯纤维编织而成，第一塑料绳套232包裹于线芯231的外侧，以作为线芯231的传动通道，金属索套233采用不锈钢金属密绕弹簧套管，其包裹于第一塑料绳套232的外部，具有良好的伸缩性、弯曲性和刚性，对第一塑料绳套232起到保护与支撑作用。
进一步地，本实施例还可设置金属索套233的长度小于第一塑料绳套232的长度，并将金属索套233远离驱动电机202的一端与第一塑料绳套232的外侧面通过塑料连接套234连接，使得第一腱绳213与第二腱绳214在整体上均形成一体化闭环。其中，金属索套233沿着腱绳驱动模块211与腱绳张紧模块212对应的区域延伸。
如图14所示，为了便于实现对第一腱绳213或第二腱绳214上的张力的检测，本实施例所示的第一安装座201包括基座2011、第一侧板2012及第二侧板2013；第一侧板2012与第二侧板2013分设于基座2011的相对侧；第一侧板2012的一端与基座2011连接，另一端与第一导轮203转动连接；第二侧板2013的一端与基座2011连接，另一端与第二导轮204转动连接；第一测力元件205与第二测力元件206分别为板状的张力传感器；第一测力元件205与第一侧板2012贴合并连接为一体；第二测力元件206与第二侧板2013贴合并连接为一体；其中，第一测力元件205通过检测第一侧板2012的形变信息来获取第一腱绳213上的张力，第二测力元件206通过检测第二侧板2013的形变信息来获取第二腱绳214上的张力。
具体地，当对第一腱绳213上的张力进行检测时，由于第一腱绳213压覆于第一导轮203上，并在第一导轮203的引导下延伸至腱绳张紧模块212，则第一导轮203上承受的压力会反馈到第一侧板2012上，第一侧板2012上的变形量又反映到第一测力元件205上，从而根据第一测力元件205读取的压力值即可换算出第一腱绳213上的张力。
相应地，对第二腱绳214上的张力进行检测时，可采用同样的原理，基于第二测力元件206读取的压力值换算出第二腱绳214上的张力。
在此，本实施例所示的第一测力元件205与第二测力元件206分别与控制装置3，控制装置3可根据第一测力元件205与第二测力元件206反馈的压力值实现对驱动电机202的闭环控制，进而实现对第一腱绳213与第二腱绳214的长度的精细化调节。
如图14所示，为了确保准确检测第一腱绳213与第二腱绳214上的张力，本实施例设置第一测力元件205与第一侧板2012的形状相同，第一测力元件205设于第一侧板2012背离第二侧板2013的一侧面；第二测力元件206与第二侧板2013的形状相同，第二测力元件206设于第二侧板2013背离第一板的一侧面。
进一步地，如图15所示，为了便于实现对第一腱绳213或第二腱绳214的张紧调节，本实施例所示的腱绳张紧模块212包括第二安装座221、第一张力调节组件222及第二张力调节组件223；第二安装座221与第一安装座201连接；第一张力调节组件222与第二张力调节组件223分别设于第二安装座221上。
优选地，本实施例将第一张力调节组件222与第二张力调节组件223设置为相同的结构。例如，本实施例所示的第一张力调节组件222包括：张紧轮2221、调节杆2222、压簧2223及调节螺栓2224；第一腱绳213及第二腱绳214适于绕过张紧轮2221；调节杆2222包括安装段与螺杆段，安装段的直径大于螺杆段的直径；张紧轮2221可转动地安装于安装段的一端，安装段的另一端与螺杆段的一端连接；第二安装座221上设有过孔，螺杆段的另一端穿过过孔，并与调节螺栓2224螺纹连接；安装段的另一端与第二安装座221的第一侧面抵接；压簧2223套设于螺杆段的外侧，压簧2223的一端与第二安装座221的第二侧面抵接，压簧2223的另一端与调节螺栓2224抵接。
具体地，本实施例通过控制调节螺栓2224沿着顺时针扭转，直至调节螺栓2224位于螺杆段的第一位置，可控制压簧2223压缩至第一长度，从而实现基于张紧轮2221控制增大对第一腱绳213或第二腱绳214的张紧力。
相应地，本实施例通过控制调节螺栓2224沿着逆时针扭转，直至调节螺栓2224位于螺杆段的第二位置，可控制压簧2223伸长至第二长度，从而实现基于张紧轮2221控制减小对第一腱绳213或第二腱绳214的张紧力。其中，第二长度大于第一长度。
进一步地，如图13所示，本实施例所示的腱绳张紧模块212还设置有第三导轮224与第四导轮225；第三导轮224与第四导轮225分别可转动地设于第二安装座221上；第一腱绳213的另一端依次绕过第一张力调节组件222的张紧轮2221与第三导轮224，并与神经拟态手体上的关节连接；第二腱绳214的另一端依次绕过第二张力调节组件223的张紧轮2221与第四导轮225，并与神经拟态手体上的关节连接。
在此，本实施例可在第二安装座221上可拆卸地安装一根固定轴，将第三导轮224可转动地安装于固定轴的其中一端，并将第四导轮225可转动地安装于固定轴的另一端。
基于上述实施例所示的方案，如图17所示，本实施例所示的控制装置包括工控机、第一控制模块与第二控制模块；工控机与第一控制模块连接，第一控制模块与第二控制模块连接，第二控制模块分别与传感组件及腱绳驱动单元21连接；工控机搭载有神经拟态芯片，神经拟态芯片设有脉冲神经网络模型，第一控制模块设有力位混合控制算法模型，第二控制模块设有PID位置算法模型；脉冲神经网络模型适于根据目标物体的类型向力位混合控制算法模型输出决策指令信号，决策指令信号包括神经拟态手体上各个关节的位置、扭矩及转速当中的至少一种；力位混合控制算法模型根据决策指令信号与传感组件的反馈信号，向PID位置算法模型输出决策执行信号；PID位置算法模型根据决策执行信号对腱绳驱动单元21上的驱动电机202执行PID控制。
具体地，本实施例基于搭载神经拟态芯片的工控机主要执行各种高层任务，例如，在神经拟态芯片进行信息处理时，神经拟态芯片可通过脉冲神经网络模型对输入的目标物体的图像信息进行处理，进行基于深度学习的灵巧手抓取模态分类、基于深度学习的抓取姿态检测以及基于强化学习的自主决策与路径规划等，输出对应神经拟态手体上的各个关节的位置、扭矩及转速等决策指令信号。
在此，工控机和神经拟态芯片主要用于提供高级接口，如ROS控制，对于更复杂或者与其他交叉学科进行更高级的控制方案，则由用户来进行实现，并通过调用提供的API接口，以完成整体控制。
与此同时，本实施例所示的第一控制模块在接收到脉冲神经网络模型输出的决策指令信号后，可通过搭载的力位混合控制算法模型执行实时的力位混合控制算法，满足力位混合控制模式的需求，其控制流程：当接收到工控机发送的决策指令信号后，第一控制模块从第二控制模块获取驱动层的信息，如张力、关节角度、触觉、警告等信息，若判定控制系统存在故障，则进行报警指示，若判定控制系统正常，则将采集到的信息输入至力位混合控制算法模型，力位混合控制算法模型根据决策指令信号的类型输出相应的决策执行信号，并将决策执行信号发送至第二控制模块，实现整个决策过程。
其中，若决策指令信号仅仅为关节位置信号，则力位混合控制算法模型将关节位置信号作为决策执行信号输送至第二控制模块，由第二控制模块执行相应的PID控制；若决策指令信号既包含个关节的扭矩，又包含关节的转速，则力位混合控制算法模型将关节的扭矩与转速作为决策执行信号，并将决策执行信号输送给第二控制模块，第二控制模块进一步将该决策执行信号输送给电机驱动板207，由电机驱动板207调节所需控制的关节的状态。
进一步地，本实施例所示的第二控制模块在接收到力位混合控制算法模型输出的决策执行信号后，可根据传感组件反馈的传感信号对腱绳驱动单元21上的驱动电机202执行PID控制。
如图17所示，本实施例所示的第二控制模块与触觉传感控制器连接，触觉传感控制器与各个触觉传感器51。在神经拟态手体对目标物体进行抓握时，各个触觉传感器51采集神经拟态手体抓取接触目标物体时的瞬态接触力和压力信号，并由触觉传感控制器将接触力和压力信号反馈至第二控制模块。
与此同时，本实施例所示的每个腱绳驱动单元21配置有电机驱动板207，并通过温度传感器采集驱动电机202的温度。本实施例将温度传感器与腱绳驱动单元21上的第一测力元件205及第二测力元件206分别与电机驱动板207连接，并将电机驱动板207分别与第二控制模块及驱动电机202连接。
在第二控制模块对腱绳驱动单元21上的驱动电机202执行PID控制时，其控制流程如下：
首先，第二控制模块从电机驱动板207获取驱动电机202的温度，若驱动电机202的温度大于预设温度，则第二控制模块输出预警信息，并控制对应的驱动电机202停止运行；若驱动电机202的温度小于预设温度，则第二控制模块实时获取神经拟态手体的关节的力矩、角度以及触觉力等信息，并等待从第一控制模块发送过来的决策执行信号。
然后，力位混合控制算法模型在根据决策指令信号的类型进行决策执行信号的输出后，若决策执行信号为关节位置信号，则第二控制模块将表征关节位置的决策执行信号与关节位置的反馈信号输入至PID位置算法模型，PID位置算法模型向电机驱动板207输出执行信号，以控制驱动电机202完成相应的动作。若决策执行信号为关节速度、关节力矩等其他信号，则第二控制模块将这类决策执行信号发送至电机驱动板207，由电机驱动板207对驱动电机202的运行状态进行控制。
进一步地，本实施例所示的电机驱动板207设有调速模块、力控模块及数据采集模块，调速模块、力控模块及数据采集模块彼此连接，腱绳驱动单元21上的第一测力元件205与第二测力元件206分别与数据采集模块连接；调速模块与力控模块分别与驱动电机202连接。
其中，在电机驱动板207对驱动电机202的运行状态进行控制时，首先获取驱动电机202的温度，以及第一测力元件205与第二测力元件206检测的张力信息，并等待上层的第二控制模块发送过来的决策执行信号；若决策执行信号是关节的速度，则调速模块利用PWM调速算法程序控制关节速度，如果决策执行信号是力矩决策信号，则将力控模块将第一测力元件205或第二测力元件206反馈的张力信息与力矩决策信号输入力控算法中，以获取关节的转速决策信号，并利用调速模块配置的PWM调速算法程序控制关节的速度。
基于上述实施例所示的方案，本实施例对神经拟态灵巧手机器人进行基于Feix分类学的类人灵巧性实验。其中，Feix分类学是基于人手的灵巧性动作，评估人手以及神经拟态灵巧手机器人的灵巧性的重要基准，具有33组灵巧性动作，包含力量、中间级和精细操作三种不同程度的动作测试。通过实验可知，本实施例所示的神经拟态灵巧手机器人的Feix分类学动作完成率可达100%，证明其具有良好的类人灵巧操作能力。
在此，在目标物体分别为柱状目标物61、板状目标物62、圆盘状目标物63、球状目标物64及剪刀状目标物65的情形下，本实施例在图18至图22中具体示意了采用神经拟态灵巧手机器人分别对柱状目标物61、板状目标物62、圆盘状目标物63、球状目标物64及剪刀状目标物65进行抓握的示意图。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (12)
1.一种神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，包括：
神经拟态手体、神经拟态驱动机构、传感组件及控制装置；
所述神经拟态手体包括人手拟态骨架与仿生皮肤层，所述人手拟态骨架具有适于模仿人手姿态变化的多个关节，所述仿生皮肤层包覆于所述人手拟态骨架的外表面；
所述神经拟态驱动机构与所述神经拟态手体连接，所述神经拟态驱动机构具有多个腱绳驱动单元，所述多个腱绳驱动单元分别与所述多个关节一一对应地连接；
所述传感组件包括多个触觉传感器与多个角度传感器，所述多个触觉传感器分别集成于所述仿生皮肤层，以形成适于模仿人手的触觉感知功能的电子皮肤，所述多个角度传感器分别一一对应地设于所述多个关节；
所述传感组件与所述控制装置连接，所述控制装置与所述神经拟态驱动机构连接；所述控制装置适于根据目标物体的类型与所述传感组件的反馈信号，向所述多个腱绳驱动单元当中的至少一者输出决策信号，以实现对所述神经拟态手体的抓握姿态的控制。
2.根据权利要求1所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述人手拟态骨架包括腕部模块、掌部模块及手指部模块；
所述腕部模块、所述掌部模块及所述手指部模块依次连接，所述手指部模块包括拇指单元、食指单元、中指单元、无名指单元及小拇指单元。
3.根据权利要求2所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述腕部模块包括腕部基座、腕部托架及掌腕连接架；
所述腕部基座的一端与所述腕部托架的一端转动连接，以形成第一腕关节；所述腕部托架的另一端与所述掌腕连接架的一端转动连接，以形成第二腕关节；所述掌腕连接架的另一端与所述掌部模块连接；
其中，所述第一腕关节的旋转轴线与所述第二腕关节的旋转轴线垂直，所述第二腕关节的旋转轴线沿所述神经拟态手体的宽度方向延伸。
4.根据权利要求2所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述掌部模块包括掌部基座、转接架与第一连接架；
所述掌部基座的一端与所述腕部模块连接，所述掌部基座的另一端与所述转接架的第一端连接；
所述转接架的第二端与所述拇指单元连接；所述转接架的第三端与所述第一连接架的一端固定连接，所述第一连接架的另一端分别与所述食指单元、所述中指单元及所述无名指单元连接；
所述第一连接架朝向所述拇指单元的一侧面设有避让槽，所述避让槽适于为所述拇指单元的姿态变化提供避让空间。
5.根据权利要求4所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述掌部模块还包括第二连接架；
所述第二连接架的一端与所述转接架的第四端转动连接，以形成第一掌关节；所述第二连接架的另一端与所述小拇指单元转动连接，以形成第二掌关节；
其中，所述第一掌关节的旋转轴线沿所述神经拟态手体的长度方向延伸，所述第二掌关节的旋转轴线与所述神经拟态手体的宽度方向呈预设夹角，所述第一连接架与所述第二连接架沿所述神经拟态手体的宽度方向排布。
6.根据权利要求2所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述拇指单元包括拇指基座、第一指节、第二指节、第三指节、第四指节和第五指节；
所述第一指节与所述拇指基座可转动连接形成第一关节，所述第二指节通过第二转轴与所述第一指节可转动连接形成第二关节，所述第三指节与所述第二指节可转动连接形成第三关节，所述第四指节通过第四转轴与所述第三指节可转动连接形成第四关节，所述第五指节通过第五转轴与所述第四指节可转动连接形成第五关节；
所述第二关节、所述第四关节和所述第五关节具有屈伸自由度，所述第一关节和所述第三关节具有回转自由度。
7.根据权利要求2所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述食指单元、所述中指单元、所述无名指单元及所述小拇指单元的结构相同，均包括第一指节、第二指节、第三指节及第四指节；
所述第一指节的一端与所述掌部模块转动连接，所述第一指节的另一端与所述第二指节的一端转动连接；所述第二指节的另一端与所述第三指节的一端转动连接，所述第三指节的另一端与所述第四指节的一端转动连接；
其中，所述第一指节和所述掌部模块的旋转轴线与所述第一指节和所述第二指节的旋转轴线垂直；所述第一指节和所述第二指节的旋转轴线、所述第二指节和所述第三指节的旋转轴线及所述第三指节和所述第四指节的旋转轴线均沿所述神经拟态手体的宽度方向延伸。
8.根据权利要求1所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述腱绳驱动单元包括腱绳驱动模块、腱绳张紧模块、第一腱绳及第二腱绳；所述腱绳驱动模块与所述腱绳张紧模块连接；
所述腱绳驱动模块包括第一安装座、驱动电机、第一导轮、第二导轮、第一测力元件及第二测力元件；
所述驱动电机设于所述第一安装座；所述第一导轮与所述第二导轮分别可转动地设于所述第一安装座；所述第一腱绳的一端绕设于所述驱动电机的驱动轴，另一端在依次绕过所述第一导轮、所述腱绳张紧模块后，适于与所述关节连接；所述第二腱绳的一端绕设于所述驱动电机的驱动轴，另一端在依次经过所述第二导轮、所述腱绳张紧模块后，适于与所述关节连接；
所述第一测力元件用于检测所述第一腱绳上的张力，所述第二测力元件用于检测所述第二腱绳上的张力；所述第一测力元件与所述第二测力元件分别与所述控制装置连接，所述控制装置与所述驱动电机连接。
9.根据权利要求8所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述第一安装座包括基座、第一侧板及第二侧板；
所述第一侧板与所述第二侧板分设于所述基座的相对侧；所述第一侧板的一端与所述基座连接，另一端与所述第一导轮转动连接；所述第二侧板的一端与所述基座连接，另一端与所述第二导轮转动连接；
所述第一测力元件与所述第二测力元件分别为板状的张力传感器；所述第一测力元件与所述第一侧板贴合并连接为一体；所述第二测力元件与所述第二侧板贴合并连接为一体；
其中，所述第一测力元件通过检测所述第一侧板的形变信息来获取所述第一腱绳上的张力，所述第二测力元件通过检测所述第二侧板的形变信息来获取所述第二腱绳上的张力。
10.根据权利要求8所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，
所述腱绳张紧模块包括第二安装座、第一张力调节组件及第二张力调节组件；
所述第二安装座与所述第一安装座连接；所述第一张力调节组件与所述第二张力调节组件分别设于所述第二安装座上；
所述第一张力调节组件与第二张力调节组件结构相同，均包括：张紧轮、调节杆、压簧及调节螺栓；所述第一腱绳及所述第二腱绳适于绕过所述张紧轮；
所述调节杆包括安装段与螺杆段，所述安装段的直径大于所述螺杆段的直径；所述张紧轮可转动地安装于所述安装段的一端，所述安装段的另一端与所述螺杆段的一端连接；所述第二安装座上设有过孔，所述螺杆段的另一端穿过所述过孔，并与所述调节螺栓螺纹连接；
所述安装段的另一端与所述第二安装座的第一侧面抵接；所述压簧套设于所述螺杆段的外侧，所述压簧的一端与所述第二安装座的第二侧面抵接，所述压簧的另一端与所述调节螺栓抵接。
11.根据权利要求1至10任一所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，所述控制装置包括工控机、第一控制模块与第二控制模块；
所述工控机与所述第一控制模块连接，所述第一控制模块与所述第二控制模块连接，所述第二控制模块分别与所述传感组件及所述腱绳驱动单元连接；
所述工控机搭载有神经拟态芯片，所述神经拟态芯片设有脉冲神经网络模型，所述第一控制模块设有力位混合控制算法模型，所述第二控制模块设有PID位置算法模型；
所述脉冲神经网络模型适于根据目标物体的类型向所述力位混合控制算法模型输出决策指令信号，所述决策指令信号包括神经拟态手体上各个关节的位置、扭矩及转速当中的至少一种；
所述力位混合控制算法模型根据所述决策指令信号与所述传感组件的反馈信号，向所述PID位置算法模型输出决策执行信号；
所述PID位置算法模型根据所述决策执行信号对所述腱绳驱动单元上的驱动电机执行PID控制。
12.根据权利要求11所述的神经拟态灵巧手机器人，其特征在于，所述腱绳驱动单元配置有电机驱动板，所述第二控制模块与所述电机驱动板连接，所述电机驱动板与所述驱动电机连接；
所述电机驱动板设有调速模块、力控模块及数据采集模块，所述调速模块、力控模块及数据采集模块彼此连接，所述腱绳驱动单元上的第一测力元件与第二测力元件分别与所述数据采集模块连接；所述调速模块与所述力控模块分别与所述驱动电机连接。
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