[实用新型]一种负重软体仿生手指

说明书

本实用新型涉及一种负重软体仿生手指，包括皮肤胶层、负泊松比针织层、硅基树脂层和气腔，特点是：最外层为呈一端封闭圆筒状的皮肤胶层，皮肤胶层的内部为负泊松比针织层和硅基树脂层，负泊松比针织层由正反线圈排列形成锯齿形组织，硅基树脂层与负泊松比针织层层压分布，方形气室组成的气腔位于负泊松比针织层和硅基树脂层内部，气腔通过通气孔与外部气腔连接。本实用新型利用负泊松比针织层对硅基树脂层的拉伸变形起束缚作用，提高了仿生手指的抗拉强度，解决了仿生手指在负重时易拉长变形的问题，并能根据负泊松比针织层和硅基树脂层的不同复合结构调整仿生手指的硬度和形变度，以及通过气腔内部的气压变化控制仿生手指的弯曲与伸直。

技术领域

本实用新型属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种负重软体仿生手指。

背景技术

仿生手指是仿生机器人研究领域的重要课题之一，在实际工程中具有广泛的运用。仿生手指可分为刚性仿生手指和软体仿生手指两大类，其中，软体仿生手指大部分采用软材料加工而成，与刚性手指相比，具有更大的自由度，可以根据周围的环境主动或者被动地改变自身的形态，并且软体仿生手指的材料和软体生物组织相近，可以很好地模拟软体动物的运动，在移动、抓持、医疗和人机交互等领域具有独特优势，因此由软体仿生手指制成的机械手在服务型机器人、特种机器人、医疗康复器械和轻工业等领域都有广阔的应用前景。

但是，目前的软体仿生手指大多采用弹簧、纱线、绳索缠绕等形式作为软体仿生手指硅基树脂材料的支撑，使得软体仿生手指在负重状态时易拉长变形，限制了软体仿生手指的负重应用，影响了软体仿生手指的有效使用寿命。因此，希望能够提高软体仿生手指的抗变形能力，扩展软体仿生手指的应用范围。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理、抗拉强度高、柔韧性好、硬度和形变度可控的负重软体仿生手指。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该负重软体仿生手指，包括皮肤胶层、负泊松比针织层、硅基树脂层和气腔，其特征在于：所述皮肤胶层为仿生手指的最外层，皮肤胶层呈一端封闭的圆筒状，所述负泊松比针织层和硅基树脂层位于皮肤胶层内部，所述负泊松比针织层由正反线圈排列形成锯齿形组织，所述硅基树脂层与负泊松比针织层层压分布，所述气腔位于负泊松比针织层和硅基树脂层内部，气腔由若干数量的方形气室组成，所述气腔通过通气孔与外部气腔连接。皮肤胶层起保护作用，形状与人体手指的形状相似，负泊松比针织层的应变方向垂直于载荷方向，受拉伸时，负泊松比针织层在垂直于拉伸方向变宽，用于束缚硅基树脂层的拉伸变形，使其拉伸膨胀，从而提高仿生手指的抗拉强度。气腔主要起支撑和控制仿生手指弯曲的作用，当需要仿生手指弯曲时，通过通气孔向气腔内通入气体，使气腔内部的气压增大，方形气室发生膨胀并逐渐向下弯曲，进而带动仿生手指弯曲；同理，当需要仿生手指伸直时，利用通气孔放出气体，使气腔内部的气压减小，方形气室的形变恢复进而使仿生手指恢复伸直状态。

作为优选，本实用新型的皮肤胶层采用肖氏硬度为10HA、杨氏弹性模量为152Ka的硅基树脂材料制成。皮肤胶层通常采用高硬度、高弹性的材料制成，以增强仿生手指的触感和耐磨性，延长使用寿命。

作为优选，本实用新型的负泊松比针织层由碳纤维、玻璃纤维和聚酰胺纤维/氨纶包覆纱编织而成。编织时正反面线圈回路的结构不平衡，在生产加工后引起织物的皱折、收缩，形成鲜明的立体效果，折叠展开后结构变大，即展现出负泊松比效果，形成的织物越弯折，锯齿形组织的纹路越密集，负泊松比效果越明显。

作为优选，本实用新型的负泊松比针织层和硅基树脂层的单层厚度均为1-3mm。

作为优选，本实用新型的负泊松比针织层和硅基树脂层采用模塑成型。模塑成型的生产效率高、产品一致性好，质量稳定。