[发明专利]一种线驱变刚度的多功能软体手指

说明书

本发明公开了一种线驱变刚度的多功能软体手指，包括基座、夹具、电机、腱绳和软体手指；软体手指沿其长度方向的一侧设置有至少一个方便其弯曲的凹槽，其另一侧内部沿其长度方向开设有容纳腔，容纳腔内部装有刚度调节的介质，介质的下端与安装于基座上的夹具装配并通过填充物密封容纳腔；腱绳与安装于基座上的电机驱动配合，同时腱绳适配安装于软体手指上，电机旋转时能通过缠绕腱绳从而驱动软体手指弯曲；夹具的两端通过转轴装配于基座两端侧板的轴孔上，且夹具的下端为方便其旋转一定角度的圆弧凸面，夹具和基座之间设置有用来限制夹具的转动的扭簧。本发明的软体手指具抓取物体牢靠，抓取方式多样，简单可控，适用于空间抓取操作。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，尤其涉及一种线驱变刚度的多功能软体手指。

背景技术

传统的刚性机器人已经不能满足人们对人机交互安全性的要求，软体机器人应运而生。软体机器人本体利用柔软材料，一般认为是杨氏模量低于人类肌肉的材料，能够适应各种非结构化环境，应用前景广泛。

末端执行器是机器人的重要组成单元，是完成各种操作任务的直接接触单元，它的发展在一定程度上决定了机器人发展的前进速度。在不断发展传统刚性灵巧手的同时，对软体手的探究也在热火朝天的进行着。软体手的驱动目前较为成熟的是使用气体驱动，通过充气使软体气腔在一个方向膨胀从而使手指弯曲抓取物体，具有柔顺性好，对物体的适应性强等特点，但抓取力不足、控制不精确等问题使得其应用场景受限。

刚性机械手的驱动如腱绳驱动具有控制精确等优点，将这种驱动方式用于软体手也会显现一定的优势，但由于软材料的结构非线性，软体手的腱绳驱动安装方式一般都较简单；为了保证其抓取时具有足够的抓力，许多研究者提出变刚度的概念，即在靠近物体时软体手呈柔软状态，待抓到物体时，软体手“变硬”来牢固抓取物体；变刚度的方法有多种，其中较典型的是采用阻塞方法所制成的“哆啦A梦”手，柔顺性好，又能很牢固的抓取物体，如何将这些优势方法结合优化是当今软体手面临的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种线驱变刚度的多功能软体手指。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种线驱变刚度的多功能软体手指，包括基座、夹具、电机、腱绳和软体手指；

所述软体手指沿其长度方向的一侧设置有至少一个方便其弯曲的凹槽，其另一侧内部沿其长度方向开设有容纳腔，所述容纳腔内部装有刚度调节的介质，所述介质的下端与安装于所述基座上的所述夹具装配并通过填充物密封所述容纳腔；

所述腱绳与安装于所述基座上的所述电机驱动配合，同时所述腱绳适配安装于所述软体手指上，所述电机旋转时能通过缠绕所述腱绳从而驱动所述软体手指弯曲；

所述夹具的两端通过转轴装配于所述基座两端侧板的轴孔上，且所述夹具的下端为方便其旋转一定角度的圆弧凸面，所述夹具和基座之间设置有用来限制夹具的转动的扭簧。

进一步的，所述软体手指沿其长度方向的一侧为斜面。

进一步的，所述软体手指沿其长度方向的一侧设置有3-6个凹槽。

进一步的，所述软体手指沿其根部至指尖的长度方向的两侧端对称设置有两排穿孔，所述腱绳一端固定于电机的输出端，另一端从所述夹具一端的孔穿入，经所述软体手指其中一排穿孔、再经另一排穿孔由所述夹具另一端的孔穿出并固定于电机的输出端。

进一步的，所述填充物为硅橡胶。

进一步的，所述介质可以为可以为颗粒状结构或层叠的复印纸。

进一步的，所述软体手指沿其长度方向的两侧面采用两种不同硬度的硅橡胶组成，其中有凹槽的一侧所采用的硅橡胶的硬度大于有容纳腔的一侧所采用的硅橡胶的硬度。