[发明专利]一种柔顺性可控的仿生手指

权利要求书

1.一种柔顺性可控的仿生手指，其整体结构包括：仿生皮肤（1），电磁线圈（5），应变片传感器（6），磁流变液（7），密封凸台（8），刚性支撑体（9），手指控制盒（11），指甲座（10），密封胶（12），密封垫圈（13），紧定螺钉（14）；其特征是：该柔顺性可控的仿生手指主要由仿生手指皮层结构、仿生手指内部结构和仿生手指的电路结构构成。

2.根据权利要求1所述的一种柔顺性可控的仿生手指的手指皮层结构，其特征是：该仿生手指的皮层结构为：仿生皮肤（1）采用硅橡胶浇注而成，共有三层，仿生皮肤内层（2），仿生皮肤中间层（3），仿生皮肤最外层（4）；仿生皮肤内层（2），其表面均匀绕制铜质的电磁线圈（5），电磁线圈（5）两端引线引出皮肤；仿生皮肤中间层（3）的下表面粘有应变片传感器（6），贴片位置为仿生手指受力主应力最大的位置；仿生皮肤最外层（4）的下表面带有仿手指纹理，达到模拟手指指纹和增大仿生手指与接触物体的摩擦力的作用，应变片传感器（6）的引出线要引出皮肤，仿生手指上表皮钻有2个开孔，开口端钻有4个开孔。

3.根据权利要求1所述的一种柔顺性可控的仿生手指的内部结构，其特征是：在仿生手指内部填充有磁流变液（7），该磁流变液易于分散且沉降稳定性好；仿生手指开口端设有密封凸台（8），密封凸台（8）和刚性支撑体（9）及手指控制盒（11）通过螺纹连成一体，其中与刚性支撑体（9）相连接的螺纹孔为M6，与仿生皮肤连接的螺纹孔为M3，与手指控制盒连接的螺纹通孔为M3；密封凸台（8）采用树脂材料制成，增加其与硅橡胶皮肤贴合密封性；仿生皮肤（1）和密封凸台（8）间通过聚氨酯的密封胶（12）粘接，在仿生皮肤最外层（4）垫有密封垫圈（13），并通过紧定螺钉（14）将仿生皮肤（1）和密封凸台（8）连接固定，能够有效地对仿生手指进行严格密封，防止磁流变液（7）泄漏；刚性支撑体（9）置于仿生手指内部，一端与密封凸台（8）配合的外螺纹连接，另一端伸至手指指尖处，其外形为圆柱形，在其侧面有两个与指甲座（10）螺钉配合的螺纹孔，刚性支撑体（9）采用的是磁芯，一方面起到支撑手指作用，另一方面磁芯可以增大线圈的磁场，使磁流变效应发生的更为迅速，缩短磁流变效应的时间；密封凸台（8）的另一端连接的是手指控制盒（11），手指控制盒（11）为塑料材质，内部带有控制电路；手指上表皮通过螺钉穿过开口和刚性支撑体（9）连接使指甲座（10）固定，指甲座（10）为尼龙材质，其作用是模拟真实手指指甲和配合刚性支撑体起支撑仿生手指的作用。

4.根据权利要求1所述的一种柔顺性可控的仿生手指的电路结构，其特征是：该柔顺性可控的仿生手指的控制电路位于手指控制盒（11）中，主要由三运放高共模抑制比放大电路、数模转换及单片机芯片原理电路、晶振电路、复位电路、电源电路组成；控制电路中的三运放高共模抑制比放大电路，采用的是全桥式的差动电桥，采用差动输入集成运算放大器能够抑制来自应变片传感器信号所伴随着的共模电压，将全桥电路的电压输出分别接两个LM324芯片的输入端3引脚，LM324的11引脚接地，4引脚输入12V电压，最终通过运算放大器的1引脚输出信号；控制电路中的数模转换及单片机芯片原理电路为，通过三运放高共模抑制比放大电路放大的信号经过AD芯片PCF8591（1）的1管脚输入该芯片，PCF8591（1）芯片的5管脚，6管脚，7管脚为其I2C总线的地址端，直接将5，6，7，8管脚接地，15管脚和16管脚接电源5V，12管脚、13管脚接地，9管脚为其I2C总线模拟数据端，10管脚为其I2C总线模拟时钟端，分别接入单片机AT89C52的P1.4和P1.2口，将运算放大器输出的模拟量转换为数字量输入单片机AT89C52处理；AT89C52为单片机芯片，该芯片外接晶振电路，复位电路，电源电路和电源显示电路；单片机AT89C52的XTAL1端口和XTAL2端口连接晶振电路，晶振电路为单片机提供工作信号脉冲；在单片机RST端，连接复位电路，当接入一个低电平时，单片机会自动复位，程序又从开头运行，若没有按复位电路时，单片机RST端是高电平，不会自动复位；单片机VCC端口，连接电源电路，电源电路中使用7805芯片对输入单片机的电源进行稳压;单片机的P2.2和P2.3端口连接PCF8591（2）芯片的SDA端口和SLA端口，PCF8591（2）为AD芯片，使用其DA转换功能，将单片机输出的数字信号，转变成模拟信号（电流信号），通过其14管脚输出，控制电磁线圈电流。