[发明专利]手指手腕一体式软体手爪

说明书

本发明提供一种手指手腕一体式软体手爪，包括左、右气动软体手指，左、右可调支臂，主臂，气动软体手腕和安装面板，其中：左、右气动软体手指采用双层气囊板状结构，向不同气囊充气实现双向弯曲变形；气动软体手腕采用气囊阵列圆柱形结构，向不同气囊充气实现双轴双向弯曲变形从而改变左、右气动软体手指的姿态角；左、右可调支臂分别夹持左、右气动软体手指并通过铰链与主臂连接，左、右可调支臂间通过齿轮啮合，以调节左、右可调支臂张角并保持对称性；气动软体手腕上面与安装面板相连、下面与主臂相连；安装面板安装在操作机械上作为末端执行器使用。本发明可用于生产线上食品的分类和装箱操作、农业中的水果采摘、医疗中的残疾病人护理等。

技术领域

本发明涉及一种软体机器人技术领域的一种末端执行器，具体地，涉及一种手指手腕一体式软体手爪。

背景技术

近年来，软体机器人逐渐成为机器人技术领域的热点研究对象，相对于传统的刚性机器人，软体机器人具有很好的柔性，不需要复杂的控制算法，便可以实现对环境和操作对象的自适应，而且能够避免碰撞引起的人体伤害以及物品和机器人损坏，在食品生产、医疗、农业等领域有很大的应用前景。

软体手爪主要用于抓取一些柔软或易碎的物品，如面包、肉食、水果、鸡蛋、玻璃杯、纸张等，能够自动适应所抓取物体的形状、大小和姿态，而且操作安全，在食品生产、农业采摘、医疗服务等方面有比较好的应用前景。

软体手爪的关键技术主要包括软体材料、驱动方式、构型设计三个方面。

查找相关文献可知，目前用于软体手爪的软体材料及驱动方式主要有：基于硅橡胶材料的气动驱动、基于纺织材料的气动驱动(气动人工肌肉)、基于鲍登线或形状记忆合金的线拉式驱动、基于微粒阻滞效应的刚柔转换驱动、基于导电聚合物的变形驱动等。目前软体手爪的构型主要有：多指型、象鼻型、球型、薄膜型等。相关研究主要有：美国哈佛大学Polygerinos等人的基于硅橡胶胶的多气囊气动式软体弯曲驱动器，英国索尔福德大学Abeach等人的基于气动人工肌肉的可变刚度三指型软体手爪，意大利仿生机器人研究所Hassan等人的基于线驱动的三指型软体手爪，瑞士联邦理工学院的Shintake等人的基于电致变形聚合物的薄膜型软体手爪，美国Empire Robotics公司的基于微粒阻滞效应的球形软体手爪，德国Festo公司的象鼻型软体机械手等。但是这些软体手爪由于材料和结构的原因，存在不能调节手爪姿态和张角、对所抓物体的适应性不够好、抓取不稳定等问题。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种手指手腕一体式软体手爪，其具有柔性好、手爪的姿态和张角可调、对所抓物体的适应性好、抓取稳定等优点，可适用于物品分类和装箱、水果采摘、残疾病人护理等场合。

为实现以上目的，本发明提供一种手指手腕一体式软体手爪，包括：第一气动软体手指、第二气动软体手指、第一可调支臂、第二可调支臂、主臂、气动软体手腕和安装面板；其中：

所述第一气动软体手指连接安装在所述第一可调支臂上，所述第二气动软体手指连接安装在所述第二可调支臂上；所述第一可调支臂、所述第二可调支臂与所述主臂连接并分别夹持所述第一气动软体手指、所述第二气动软体手指；所述气动软体手腕的一端连接所述主臂，所述气动软体手腕的另一端连接所述安装面板；所述安装面板用于安装在外部的操作机械如机械臂上，使所述软体手爪作为末端执行器使用；

所述第一气动软体手指、所述第二气动软体手指内部均设置有气囊，通过分别向所述第一气动软体手指、所述第二气动软体手指内部的气囊充气实现双向弯曲变形，从而实现抓取或张开动作；所述气动软体手腕内部设置有气囊，通过向所述所述气动软体手腕内部的气囊充气实现双轴双向弯曲变形，从而改变所述第一气动软体手指、所述第二气动软体手指的姿态角。