[发明专利]波纹型双内腔气驱动柔性微型手指、控制方法及抓取系统

权利要求书

1.波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：包括两个对称设置的气动单半波纹型中空橡胶管半手指I、II构成的双内腔微型气驱动柔性微型手指，且两个半手指上均各设有气体进出口I、II；所述的两个半手指顶面外侧为波纹皱褶面，两个半手指底面为水平面，且顶面与底面连成一体构成一个空心的密封腔体；两个气动单半波纹型中空橡胶管半手指I、II底面对齐粘贴在弯曲倾角传感器上。

2.如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的波纹状皱褶面为空心的半圆柱形曲面水平排列组成，且沿着半手指的轴线方向剖开后，其形状为波纹形。

3.如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：波纹皱褶面的厚度是其对侧底面厚度的两倍。

4.如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的两个单波纹型中空橡胶管半手指水平面相对对齐设置，共同固定于薄片型弯曲倾角传感器上，两个半手指波纹皱褶面朝外，位于两个半手指之间的薄片型弯曲倾角传感器可以测量内外弯曲时的角度值，实现对手指的位置控制。

5.如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的气体进出口I、II均与同一个换向阀组相连；所述的换向阀组分别连接真空开关、电气比例阀，所述的真空开关连接减压阀I，所述的减压阀I连接真空发生器，所述的真空发生器连接空气压缩机；所述的电气比例阀连接一个减压阀II，所述的减压阀II与空气压缩机相连。

6.如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的柔性手指的外表面覆盖有一薄层弹性橡胶外套，在手指下部覆盖有呈圆周状的弯曲力觉传感器，能同时测量内外弯曲时触碰的物体力信息。

7.如权利要求6所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的柔性手指的指尖覆盖有呈圆周状的测量指尖部分3维方向的力和3维方向的力矩信息的指尖力传感器。

8.如权利要求7所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指，其特征在于：所述的薄片型弯曲倾角传感器、弯曲力传感器和指尖力传感器与嵌入式控制器接口相连，所述的嵌入式控制器与网络计算机相连。

9.一种多指微型手指抓取系统，其特征在于，包括一个基座，在所述的基座上按照设定的规则排列有多个如权利要求1-8任一所述的波纹型双内腔微型气驱动微型柔性手指；多个手指对称部署于基座上，多个手指在向内弯曲时，每个手指弯曲方向均朝着圆盘状基座的中心轴线，并且多个手指指尖会交于圆盘基座的中心轴线的一点。

10.一种如权利要求1所述的波纹型双内腔气驱动柔性微型手指的控制方法，其特征在于，如下：

当气体进出口Ⅰ外接真空发生器向外抽气时，单波纹型中空橡胶管半手指I产生负压，由于波纹皱褶面与对侧底面收缩量不一样，底面粘贴或固定于薄片型弯曲倾角传感器上，皱褶面整体长度收缩量大于底面，单波纹型中空橡胶管半手指I将产生向外弯曲；当气体进出口Ⅱ外接空气压缩机向内充气时，产生正压，由于波纹皱褶面与底平面伸长量不一样，皱褶面伸长量大于底平面，单波纹型中空橡胶管半手指II亦将产生向外弯曲；在双波纹型同时向外弯曲时，薄板形倾角传感器同时依随柔性手指向外弯曲，柔性手指弯曲程度依赖于半手指I和II的负压、正压以及薄板形倾角传感器的弯曲能力；

当气体进出口Ⅰ和Ⅱ同时向内冲入压缩气体产生正压时，保持双波纹型处于竖直状态，即不弯曲状态，且具有一定刚性；

当气体进出口Ⅰ外接空气压缩机向内充气时，单波纹型中空橡胶管半手指I产生正压，由于波纹皱褶面与其对侧底面伸长量不一样，皱褶面伸长量大于底面，单波纹型中空橡胶管半手指I将产生内向弯曲；当气体进出口Ⅱ外接真空发生器向外抽气时，产生负压，由于皱褶面与底面收缩量不一样，皱褶面收缩量大于底面，单波纹型中空橡胶管半手指II亦将产生内向弯曲；在两个双波纹型同时向内弯曲时，薄板形倾角传感器同时依随柔性手指向内弯曲，柔性手指弯曲程度依赖于半手指I和II的正压、负压以及薄板形弯曲倾角传感器的弯曲能力。