[发明专利]一种多自由度柔性拟人手指

说明书

(一)技术领域

本发明属于人工手指，尤其涉及基于气动技术的多自由度柔性拟人手指，适用于机器人多指灵巧手的设计。

(二)背景技术

机器人灵巧手的设计是机器人设计中的主要内容，尤其是多自由度拟人手指的设计更是机器人灵巧手设计的难点和关键技术。本发明做出之前，传统的灵巧手设计都采用纯机械结构，利用电机或者液压驱动，采用机械部件作为执行端，其主要缺点是需要电机、传动装置等辅助机构，外形庞大，结构复杂，柔顺性能差，不能主动适应目标的外形，容易对抓取目标造成损伤，影响实施效果。

也有提出气动柔性人工手指，如申请号为200510049167.8的中国发明专利提供了一种多自由度的柔性人工手指，由橡胶管、嵌套在橡胶管壁的螺旋金属丝和端盖等组成。该手指末端的三个细橡胶管在端盖和刚体之间均匀分布，通过分别控制三个细橡胶管中的气体压力值的不同产生压力差而实现其向不同方向弯曲，但由于细橡胶管的材质细软，在弯曲到一定角度后极易产生弯折，降低该人工手指实际的有效运动行程。

(三)发明内容

为了克服已有技术中气动柔性人工手指运动过程不稳定、有效行程短、动作不够灵活的不足，本发明提供一种运动有效行程长、运动过程稳定、动作灵活、能完成更加复杂运动的多自由度柔性拟人手指。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种多自由度柔性拟人手指，包括刚体、前置粗橡胶管和安装在所述前置粗橡胶管的一侧管壁中的约束钢丝，所述的前置粗橡胶管两端分别与所述的刚体密封连接，所述的前置粗橡胶管及刚体有多个且依次交错排列，每个前置粗橡胶管与刚体所构成的密封空间构成第一工作腔室；末端的刚体通过多个细橡胶管与一端盖连接，所述末端的刚体端面上安装有第一接头，所述的端盖的端面上安装有第二接头，所述的细橡胶管两端分别与第一接头和第二接头密封连接，细橡胶管与第一、第二接头所构成的密封空间构成第二工作腔室；所述的第一、第二工作腔室分别与一通气管相通，所述的第一工作腔室的通气管依次穿过所述的端盖及各个刚体而与各自的第一工作腔室相连，所述的第二工作腔室的通气管依次穿过所述的端盖及第二接头而与各自的第二工作腔室相连；所述末端的刚体和所述端盖之间还连接有一后置粗橡胶管，所述的后置粗橡胶管围绕在所述的多个细橡胶管的整体的外围，所述的后置粗橡胶管与所述细橡胶管之间的空间构成第三工作腔室，所述端盖上有开有将第三工作腔室与大气连通的通孔。

进一步，所述的细橡胶管有三个且围绕所述端盖的轴心对称分布。

再进一步，所述前置粗橡胶管及所述后置粗橡胶管的管壁内还嵌套有细螺旋金属丝，所述约束钢丝与前置粗橡胶管管壁内的细螺旋金属丝的每一匝缠绕；所述的细橡胶管的管壁中嵌套有螺旋金属丝。

更进一步，所述的前置粗橡胶管有两个。

本发明的技术构思为：通过通气管把压缩气体通入各第一工作腔室及第二工作腔室中，气压增大时前置粗橡胶管及细橡胶管的弹性管壁会轴向伸长，由于前置粗橡胶管内嵌套有约束钢丝的一侧伸长的速度和幅度均小于未设置约束钢丝的一侧，前置粗橡胶管会向约束钢丝的一侧弯曲，通过控制第一工作腔室中的气压大小即可控制两个前置粗橡胶管的弯曲角度；通过控制通入三个细橡胶管中气体压力不同，使三个细橡胶管的伸长量产生差异，即可实现三个细橡胶管和其外围的后置粗橡胶管向一侧弯曲，通过控制三个细橡胶管的气压值差异量不同即可控制其向不同方向弯曲而实现转动。

本发明所述的多自由度柔性拟人手指的有益效果主要表现在：在多个细橡胶管的整体的外围增设一粗橡胶管，使得运动过程稳定性更好，在转动过程中不易弯折和变形，手指运动的有效行程长，可以完成更加复杂的动作。

(四)附图说明

图1是实施例一和实施例二的后置粗橡胶管处的横截面图。

图2是图1的B-B向剖视图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述

实施例一