[发明专利]电磁关节机械手的喂食病人方法

说明书

本发明专利申请是分案申请。原案的专利号是201510092211.7，申请日是2015年3月2日，发明名称是电磁关节机械手及其喂食病人和控制方法。

技术领域

本发明涉及一种柔性机械手，特别是涉及一种用于抓取纸杯、喂食病人的机械手及其抓取、喂食、控制方法。

背景技术

在自动化机械代替逐步代替人的过程中，自动化机械以其环境适应能力强、不知疲倦、使用成本低等诸多优点，成为了未来科技的标志。然而，复杂的机械机构容易产生诸多故障，笨重的大型机械无法完成像人类一般细腻的操作。

自动化机械代替人的过程中，一直以来都在创造类似真人一样的柔性臂关节，来完成诸如抓鸡蛋、抓纸杯甚至抓取一次性发泡塑料餐盒并喂传染病人等细腻工作。传统柔性臂大多采用三组齿轮齿条驱动两个板子之间的平行或使其具有夹角，再将其进行串列组合，从而完成一个柔性臂的构建。

然而，齿轮齿条方式驱动过于死板。真人在抓东西时不光是抓紧力能满足抓起东西的要求，真人的的皮下脂肪也会针对被抓物进行握状的微调。所以在抓起纸杯过程中只能根据纸杯的固定形状设计出固定的握姿来抓起纸杯，固定握姿前后精度要求极高。齿轮齿条方式的柔性臂对于纸杯握姿无法进行微调。喂食病人时，病人吃饭的姿态并不固定，时常会发生细微的变化，如若喂食的机械手无法适应患者口中姿态的微小变化，很可能伤及患者，甚至危害患者生病。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、操作简便、适应能力强、能够根据被抓物的大小进行微调、适应患者姿态的微小变化的电磁关节机械手及其抓取、喂食、控制方法。

本发明包括机械手掌、机械手指、机械手臂和电磁柔性关节，所述手臂的一端与机架固定，手臂的另一端通过电磁柔性关节与手掌连接，手掌通过电磁柔性关节与手指连接，手指的每个关节都为电磁柔性关节；

所述电磁柔性关节包括下板、伸缩柱和上板，下板通过三根伸缩柱与上板连接，三根伸缩柱的轴线均与上板、下板周向的0°、120°、240°位置固定；

所述伸缩柱包括电磁铁、永磁铁、限位环、柔性筒和顶杆，所述柔性筒底部与下板固定，柔性筒内腔自下到上依次设有电磁铁、永磁铁和顶杆，所述电磁铁固定在柔性筒底部，所述永磁铁以柔性筒内腔为导轨，永磁铁顶部与顶杆底部固定，顶杆顶部与上板连接；

顶杆为丁晴橡胶制成；

限位环自柔性筒内腔的中部向顶部沿柔性筒轴线阵列多个，限位环厚度与限位环之间的间隔相等；

所述柔性筒内腔呈圆台状，柔性筒内腔的上内径小于下内径，永磁铁为圆柱状，永磁铁的外径小于柔性筒内腔的下内径，永磁铁的外径大于柔性筒内腔中部的内径；

所述顶杆顶部与上板通过弹簧连接；

所述顶杆为柔性杆，柔性筒内腔中部设有限位环，所述限位环内径与顶杆外径相同，限位环用于限位永磁铁并且对顶杆起导向作用；

所述柔性筒内竹节状嵌入多个磁屏蔽环，所述磁屏蔽环由80％的镍合金Mumetal材料制成，磁屏蔽环的厚度为0.0508毫米，磁屏蔽环的轴线与柔性筒的轴线重合，每个磁屏蔽环之间有间隔，磁屏蔽环之间的间隔小于磁屏蔽环高度的1/5，磁屏蔽环37的上端口和下端口均设有若干匝导线线圈，

还包括接触器充电供电控制装置、发电机和稳流装置，所述接触器充电供电控制装置包括第一触点、第二触点、第三触点、第四触点、第五触点、第六触点、第七触点、第八触点、第九触点、第十触点和第一蓄电池、第二蓄电池共同组成的蓄电池，所述稳流装置用于接收蓄电池忽高忽低的电压，并将其转化为稳定电压，从而对电磁柔性关节的控制器供应稳定电压，电磁柔性关节的控制器根据控制信号对每个伸缩柱上的电磁铁供电，磁屏蔽环其上、下端的导线线圈均与发电机并联；

所述第一触点与第一蓄电池的正极连接，第二触点与第一蓄电池的负极连接，第三触点与发电机的正极连接，第四触点与发电机的负极连接，第五触点与第二蓄电池的正极连接，第六触点与第二蓄电池的负极连接，第七触点与稳流装置的正极连接，第八触点与稳流装置的负极连接，第九触点与第一触点串联，第十触点与第二触点串联；

所述柔性筒由虾壳状排列的套筒构成，所述套筒包括底套和点限套；

所述柔性筒底部为底套，所述底套为圆台状，底套外径较大的圆周面用于固定下板，底套内固定电磁铁，底套上叠加套装多个点限套，底套的侧面与其上侧的点限套通过拉绳连接；