[发明专利]一种刚柔耦合的接触力感应软体手指

说明书

本发明公开了一种刚柔耦合的接触力感应软体手指，在手指本体中设置柔性材质的手指内层和手指外层，在手指外层的指面侧设置3个指套，限制手指本体充气时的弯曲形成指关节效果，从而实现软体手指的刚柔耦合；在指面侧的手指内层和手指外层之间设置用于限制拉伸的限制层，并在限制层和指背侧的手指内层表面缠绕纤维增强线，并在第三指套处设置用于检测压力大小的柔性压力传感器，为抓取时进行接触力感应提供了硬件基础。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种刚柔耦合的接触力感应软体手指。

背景技术

随着技术的快速发展，机器手在工业生产中的应用越来越广泛。机械手指作为机器手最基本的零部件，其抓取功能的好坏对机器手的工作质量有着直接的影响。传统的机械手指为金属材料制成的刚性机械手指，采用旋转电机驱动关节旋转完成动作，但是刚性机械手指的结构复杂，而且金属材质无法弯曲，难以抓取形状不规则的物品，因此在抓取易碎品或者形状不规则的物品时，通常采用软体手指取代刚需机械手指。现有的软体手指通常采用硅胶材料浇注而成，虽然能够根据物体的形状发生形变，实现对物体的包裹，但是现有的软体手指通常为一个连续的充气腔体，无法控制抓取力，灵活性和对人手的仿生程度较低。

发明内容

本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种刚柔耦合的接触力感应软体手指，提高弯曲的灵活性和仿生程度，提升软体手指的抓取性能和准确度。

根据本发明的第一方面，提供一种刚柔耦合的接触力感应软体手指，包括手指本体，所述手指本体包括指面侧和指背侧，所述手指本体由内至外依次包括充气腔、手指内层和手指外层，所述手指内层和手指外层为软体层；靠近所述指面侧的手指内层和手指外层之间还包括用于限制拉伸的限制层，所述限制层和靠近所述指背侧的手指内层表面等距离缠绕有用于弯曲时拉扯限制层的纤维增强线；所述手指外层的表面由下至上等距离设置有第一指套、第二指套和第三指套，所述第一指套、第二指套和第三指套之间形成在充气状态下弯向指面侧的指关节，所述第三指套中还包括用于检测压力大小的柔性压力传感器。

本发明提供的一种刚柔耦合的接触力感应软体手指至少具有以下有益效果：在手指本体中一次设置充气腔、手指内层和手指外层，且手指内层和手指外层为软体层，实现了充气至充气腔后手指本体实现膨胀，并且在靠近指面侧的手指内层表面设置了用于限制拉伸的限制层，限制层由于进行拉伸形变的幅度较小，实现手指本体朝向指面侧弯曲，通过纤维增强线将手指内层进行分段，进一步细化了发生弯曲形变的行程，使得弯曲效果更好，灵活性更高；同时设置多个指套行程指关节，使得手指弯曲时仿生程度更高；由于弯曲后第三指套位于最低侧用于搬运，因此在第三指套处设置柔性压力传感器，为实现压力检测提供了硬件基础。

进一步，所述手指本体的根部还设置有用于将手指本体安装至工作台的固定部。

进一步，所述手指本体的根部还包括与所述充气腔相连通的充气的气管。

进一步，所述柔性压力传感器还包括用于与外部设备相连接的引线，所述引线设置于所述第一指套和第二指套的内侧。

进一步，所述柔性压力传感器表面覆盖有硅胶垫。

进一步，所述第三指套、硅胶垫和柔性压力传感器依次设置于所述手指本体的指尖处。

进一步，所述纤维增强线之间的间距为3mm。

进一步，所述第一指套、第二指套和第三指套为形状各不相同的硬质指套。

进一步，所述手指内层和手指外层的填充物为硅胶。

进一步，所述限制层的长度大于或等于所述充气腔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步地说明；

图1为本发明实施例一种刚柔耦合的接触力感应软体手指的主视图；