[发明专利]一种SMA与绳索复合驱动的自适应手

说明书

本发明公开了一种SMA与绳索复合驱动的自适应手，包括手掌座、设置于所述手掌座的多个手指体、用于驱动所述手指体合拢和复位的手指体驱动机构；所述手指体包括多个依次铰接的指节、固定设置于每一指节的支撑柱和设置于相邻两指节之间铰轴处的滑轮；所述手指体驱动机构包括形状记忆合金丝、恢复绳索、对所述形状记忆合金丝通电使其收缩的通电装置和用于拉动所述恢复绳索的恢复驱动装置；本抓手的柔性手指驱动结构具有轻量化、柔性化的特点，与传统相比，体积小、质量轻、运动灵活且环境适应性好，弥补了传统刚性柔性手的不足。

技术领域

本发明专利涉及机械手爪领域，具体涉及一种SMA与绳索复合驱动的自适应手。

背景技术

机械手爪作为机器人的末端操作器，是机器人系统中非常重要的组成部分之一，直接决定了机器人的可操控性和智能化水平。现有机械手爪一般针对特定的工作环境中完成特定的任务而设计，抓取功能单一功能、通用性及灵活性差，难以满足柔性生产线上种种复杂作业的多种工件适用抓取。因此，具有现代工程实际应用的多指仿人柔性手成为了机器人领域的一个重要研究点。

从目前工业已经投入使用的机器人柔性手来看，大多是由刚性材料构成，驱动方式一般采用电机、气动、液压等方式。传统刚性爪手具有很强的稳定性和可靠性，但其存在结构复杂、重量大且灵活性差等缺点。为了消除传统刚性结构和驱动方式诸多因素带来的影响，国内外学者一直在寻找智能仿生材料来实现柔性手的轻量化、柔性化设计，如形状记忆合金、电活性聚合物、响应水凝胶等智能材料。由智能材料构成或者驱动的柔性手与传统相比，体积小、质量轻、运动灵活且环境适应性好，弥补了传统刚性柔性手的不足。

因此，本发明设计了一种自适应抓手，期望解决传统手爪特定设计功能单一、体积大、灵活性差等问题，突破了传统机械手爪的应用范围限制，促进机器人的应用和发展。

发明内容

本发明的SMA与绳索复合驱动的自适应手，包括手掌座、设置于所述手掌座的多个手指体、用于驱动所述手指体合拢和复位的手指体驱动机构；所述手指体包括多个依次铰接的指节、固定设置于每一指节的支撑柱和设置于相邻两指节之间铰轴处的滑轮；所述手指体驱动机构包括形状记忆合金丝、恢复绳索、对所述形状记忆合金丝通电使其收缩的通电装置和用于拉动所述恢复绳索的恢复驱动装置；所述恢复绳索外端固定于手指体最外端指节的支撑柱，内端连接于所述恢复驱动装置，中部与各个指节的支撑柱接触；所述形状记忆合金丝外端固定于手指体最外端指节的支撑柱，另一端连接于所述通电装置，中部依次绕过各个支撑柱与滑轮；

进一步，所述手掌座内设有往复迂回的引导槽，所述形状记忆合金丝通过所述引导槽连接于通电装置。

进一步，所述恢复驱动装置为设置于手掌座内的电磁体装置；所述电磁铁装置包括固定于手掌座内的磁铁盒底座、电磁铁、铁片和固定于磁铁盒底座的磁铁盒盖；所述恢复绳索的内端固定于铁片；所述磁铁盒底座设有用于引导铁片滑动的滑槽和用于固定安装所述电磁铁的磁铁安装位。

进一步，所述手指体设有三个，分别为两个长指和一个短指；所述长指包括四个指节；所述短指包括三个指节。

进一步，所述手指座内设有多个用于固定形状记忆合金丝或引导绳索换向的柱体。

本发明的有益效果：本发明的抓手结构中，利用形状记忆合金丝驱动手指体弯曲实现抓取动作，利用电磁体拉动恢复绳索实现手指体复位，这种柔性手指驱动结构具有轻量化、柔性化的特点，与传统相比，体积小、质量轻、运动灵活且环境适应性好，弥补了传统刚性柔性手的不足。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的短指的结构示意图；

图3为本发明的长指的结构示意图；

图4为本发明的手掌座上盖的仰视图；