[发明专利]一种刚柔耦合的多自由度类人灵巧手

权利要求书

1.一种刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，包括多个柔性手指（1）、刚性支撑外壳（2）、刚性掌部关节（3）、刚性腕部关节（4）以及驱动控制系统，其中：

多个柔性手指（1）、刚性掌部关节（3）以及刚性腕部关节（4）紧固在刚性支撑外壳（2）上；

多个柔性手指（1）具有独立的弯曲自由度；

驱动控制系统控制多个柔性手指（1）的弯曲、刚性掌部关节（3）的转动以及刚性腕部关节（4）的转动；

所述多个柔性手指（1）包括设置在刚性支撑外壳（2）上的4个柔性手指和设置在刚性掌部关节（3）末端的1个柔性手指；

所述刚性掌部关节（3）包括近掌固定结构、近掌舵机、减速齿轮、远掌固定结构、远掌舵机以及拇指底座，其中：

近掌固定结构紧固于刚性支撑外壳表面，近掌舵机紧固于近掌固定结构上，通过减速齿轮将带动远掌固定结构转动，提供以手掌纵向延伸方向作为转轴的旋转自由度，远掌舵机固定于远掌固定结构之上，并控制拇指底座的旋转，提供以手掌横向延伸方向作为转轴的旋转自由度。

2.根据权利要求1所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，所述柔性手指（1）包括硅胶层、硬质限制层以及绕线限制层，其中：

硬质限制层和绕线限制层均设置在硅胶层内；

当硅胶层内气压增加进行延展时，硬质限制层对硅胶平面的延展进行限制，绕线限制层对硅胶周向的延展进行限制，使得硅胶层的延展展现为柔性手指（1）的弯曲运动。

3.根据权利要求1所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，所述驱动控制系统包括微型处理芯片，柔性手指控制子系统以及刚性腕部驱动模块，其中：

微型处理芯片利用串口接收指令，并将指令解码为控制信号，控制柔性手指控制子系统和刚性腕部驱动模块；

柔性手指控制子系统控制柔性手指（1）的弯曲运动；

刚性腕部驱动模块控制刚性腕部关节（4）的转动或者自锁运动。

4.根据权利要求3所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，所述柔性手指控制子系统包括气泵和多路柔性手指控制模块，气泵同时给多路柔性手指控制模块提供气源，每路柔性手指控制模块包括进气阀、出气阀以及继电器，每路继电器根据微型处理芯片的控制信号控制对应气阀的开关，每路柔性手指控制模块能够对控制对象输出充气、放气和保持三种工作状态。

5.根据权利要求3所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，

刚性腕部驱动模块接收微型处理芯片的控制信号，控制腕部关节做出正反转或自锁行为。

6.根据权利要求3所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，所述微型处理芯片直接输出电压信号控制刚性掌部关节（3）的正反转或自锁行为。

7.根据权利要求1所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，刚性腕部关节（4）包括固定结构、齿轮组以及直流电机，其中：

固定结构内设置有通孔，为柔性假肢手指的气管和控制刚性掌部关节的导线的通道；

直流电机提供旋转力矩并由齿轮组放大。

8.根据权利要求7所述的刚柔耦合的多自由度类人灵巧手，其特征在于，固定结构由铝合金加工而成，齿轮组由铜合金加工而成。