[发明专利]一种仿生灵巧手及其控制方法

权利要求书

1.一种仿生灵巧手，包括：

手臂(7)；

多根手指，包括第一手指(1)以及多根第二手指(2，3，4，5)，所述第一手指(1)与多根第二手指(2，3，4，5)并列设置，且所述第一手指(1)位于最外侧，其中，每一手指均包括依次连接的远指节、中指节、近指节、十字轴以及掌骨，且相互之间采用铰接的方式连接，其中，远指节和中指节铰接构成远指关节，中指节和近指节铰接构成近指关节，近指节和十字轴铰接以及十字轴和掌骨铰接构成掌骨关节；

腕骨(6)，其一端与所述多根手指的掌骨连接，另一端与所述手臂(7)连接；

其中，所述掌骨或/和近指节以及手臂(7)上均设有至少一个SMA弹簧以及控制器，其中，SMA弹簧用于实现所述手指的弯曲、伸展、外展与内收，控制器用于通过控制电流的通断控制所述手指弯曲、伸展、外展与内收；

所述多根手指的每一手指的中指节内部均设有一组霍尔传感器和永磁体，其中，所述霍尔传感器固定于所述中指节中，永磁体通过绳索与远指节的下端连接，以使永磁体在所述绳索的带动下与霍尔传感器发生相对移动，用于测量所述远指关节的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的仿生灵巧手，所述掌骨或/和近指节以及手臂上均设有至少一个SMA弹簧、加热器以及霍尔传感器具体为：

所述第一手指(1)的近指节前后两侧各设有第一组SMA弹簧和第二组SMA弹簧，所述第一组SMA弹簧和第二组SMA弹簧一端分别固定于近指节的前后两侧，另一端通过绳索连接于中指节下端；所述第一手指(1)的近指节上还包括第三组SMA弹簧，所述第三组SMA弹簧一端固定于所述第一手指(1)的近指节上，另一端通过绳索连接于第一手指(1)的掌骨上；所述腕骨上包括第四组SMA弹簧，并通过绳索连接至所述第一手指(1)的近指节上；所述腕骨上还包括第五组SMA弹簧和第六组SMA弹簧，并通过绳索连接于所述第一手指(1)的十字轴上。

3.根据权利要求2所述的仿生灵巧手，所述第二手指(2，3，4，5)掌骨的下端前后两侧设有一组SMA弹簧，所述SMA弹簧一端固定于所述第二手指(2，3，4，5)掌骨，另一端设置于与所述第二手指(2，3，4，5)掌骨连接的近指节的下端，以控制所述第二手指(2，3，4，5)掌骨关节的伸展与弯曲；所述第二手指(2，3，4，5)掌骨的上端左右两侧设有一组SMA弹簧，所述SMA弹簧一端固定于所述第二手指(2，3，4，5)掌骨，另一端设置于与所述掌骨连接的近指节的下端，用于控制所述第二手指(2，3，4，5)掌骨关节的外展与内收。

4.根据权利要求3所述的仿生灵巧手，所述第二手指(2，3，4，5)掌骨的内部均包括多个所述控制器，用于通过控制电流的通断控制对两组SMA弹簧的加热，以控制SMA弹簧的收缩。

5.根据权利要求1所述的仿生灵巧手，所述手臂(7)远离腕骨(6)的一端的前后两侧设置与手指数量相同组数的SMA弹簧，每组SMA弹簧通过绳索与一手指的远指节的下端相连，用于控制所述远指关节与近指关节的伸展和弯曲。

6.根据权利要求5所述的仿生灵巧手，所述每组SMA弹簧至少包括设置于手臂(7)前端的第一SMA弹簧(9a，9b，9c，9d，9e，9f)以及对应的设置于手臂后端的第二SMA弹簧(10a，10b，10c，10d，10e，10f)，所述第一SMA弹簧(9a，9b，9c，9d，9e，9f)与第二SMA弹簧(10a，10b，10c，10d，10e，10f)通过绳索连通。

7.根据权利要求6所述的仿生灵巧手，所述第一SMA弹簧(9a，9b，9c，9d，9e，9f)与第二SMA弹簧(10a，10b，10c，10d，10e，10f)对应的绳索均缠绕一组滑轮，以使所述第一SMA弹簧(9a，9b，9c，9d，9e，9f)与第二SMA弹簧(10a，10b，10c，10d，10e，10f)所受拉力放大预设倍数。