The invention relates to the field of soft robot, in particular to a multi-degree-of-freedom moving finger based on elastic soft material and a preparation method thereof. When gas is filled into the inner cavity of the finger through an external pipe, the specific cavity structure inside the finger will expand and deform, thus realizing the bending and deforming posture similar to the finger, so as to grasp different objects according to the shape and size of the object.
【技术实现步骤摘要】
一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指及其制备方法
本专利技术涉及软体机器人领域,特指一种利用气体驱动的、完全软体的多自由度运动手指。
技术介绍
软体机器人是继仿生机器人后的一种新型机器人,它通常由软体材料、刚性骨架、致动单元及控制单元组成的具有多自由度的机械人系统;刚体机械手一般由传统的金属材料或硬质塑料通过运动副连接构成,虽然这种刚性结构具有工作效率高、控制精确等优点,但是其柔软性、安全性及适应性较差;柔软性是生物体本质而又普遍的特性,这些生物体依靠自身的柔软性可以高效、和谐地与自然界进行交互。软体机器人也能像柔软的生物体一样,可以改变自身的形状、尺寸、刚度和运动形式以适应不同的环境,这是传统刚体机器人所不具备的;随着软体机器人技术的发展,一些基于弹性体软材料的运动手指由于具有高度的灵活性和安全的人机交互性,并且可以适应不同的形状和尺寸抓取易柔易碎的物体而深受科学者们的广泛关注;申请号为201610515673.X的中国专利申请公开了一种双通道软体手指及软体机器人,设计出一种叠层排布的褶皱式柔性结构体,通过向手指内部的通道进行充气或吸气,从而实现手指向外弯曲或者向内弯曲的姿态变形,达到抓持或拾取物体的目的;申请号为201710348540.2的中国专利申请公开了一种微管道的软体两手指夹持装置,该夹持器基于弹性材料形变原理设计而成,使用气体驱动微管的收缩,使其能够在空间中进行弯曲变形运动,同时由于是柔软的弹性材料,可以有效的避免刚性冲击;但是这类手指的自由度少,运动形式单一,只能实现单一方向上的弯曲变形运动从而抓取物体;而本专利的新颖之处在于通过模仿手指 ...
【技术保护点】
1.一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指,其特征在于:所述多自由度运动手指上设有柔性远指骨、柔性中指骨、柔性近指骨、外部管道;所述柔性远指骨与柔性中指骨之间设有柔性远关节;所述柔性中指骨与柔性近指骨之间设有柔性近关节;所述柔性近指骨末端设有多自由度运动的柔性基关节;所述柔性远关节内部设有柔性远关节内部腔室;所述柔性近关节内部设有柔性近关节内部腔室;所述多自由度运动的柔性基关节内部设有柔性基关节内部腔室;所述柔性基关节内部腔室内部包含四个气体通道,分别控制柔性基关节上下左右四个方向的自由度;其中所述第一外部管道与第一气体通道相连;所述第二外部管道与第二气体通道相连;所述第三外部管道与第三气体通道相连;所述第四外部管道与第四气体通道相连;所述第五外部管道与柔性近关节内部腔室和柔性远关节内部腔室相连。
【技术特征摘要】
1.一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指,其特征在于:所述多自由度运动手指上设有柔性远指骨、柔性中指骨、柔性近指骨、外部管道;所述柔性远指骨与柔性中指骨之间设有柔性远关节;所述柔性中指骨与柔性近指骨之间设有柔性近关节;所述柔性近指骨末端设有多自由度运动的柔性基关节;所述柔性远关节内部设有柔性远关节内部腔室;所述柔性近关节内部设有柔性近关节内部腔室;所述多自由度运动的柔性基关节内部设有柔性基关节内部腔室;所述柔性基关节内部腔室内部包含四个气体通道,分别控制柔性基关节上下左右四个方向的自由度;其中所述第一外部管道与第一气体通道相连;所述第二外部管道与第二气体通道相连;所述第三外部管道与第三气体通道相连;所述第四外部管道与第四气体通道相连;所述第五外部管道与柔性近关节内部腔室和柔性远关节内部腔室相连。2.如权利要求1所述的一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指,其特征在于:所述基于弹性体软材料的多自由度运动手指本体为圆柱形,柔性远指骨的手指前端成弧形模仿手指的形状,柔性远关节和柔性近关节的下半部成三角形缺口,方便实现运动手指的弯曲变形。3.如权利要求1所述的一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指,其特征在于:所述柔性指骨材料采用硅橡胶Ecoflex00-30与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以质量比5:1混合的复合材料经过加料、塑化、注射、冷却和脱模过程一体化注塑成型制备或采用硅橡胶Ecoflex00-20与聚二甲基硅氧烷(PDMS)以质量比3:1混合的复合材料经过加料、塑化、注射、冷却和脱模过程一体化注塑成型制备。4.如权利要求1所述的一种基于弹性体软材料的多自由度运动手指,其特征在于:所述柔性关节采用拉伸率大,弹性好的硅橡胶Ecoflex00-30材料或硅橡胶Ecoflex00-20材料,同样经过加料、塑化、注射、冷却和脱模过程一体化注塑成型工艺制备。5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员:程广贵,罗召俊,丁建宁,张忠强,袁宁一,郭立强,
申请(专利权)人:江苏大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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