本发明专利技术提供一种运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，其特征在于，包括手掌骨架和若干个与手掌骨架转动连接的单指骨架；单指骨架包含拇指骨架（1），拇指骨架由指尖（2）、中指节（3）和末指节（4）组成，其它单指骨架由指尖、中指节、下指节（5）和末指节组成，单指骨架的各指节之间通过变刚连接轴铰接固定；指尖设有压力传感器（6），各指节及单指骨架与手掌骨架连接处均设有角度传感器（7）。本发明专利技术的灵巧手采用变刚连接轴实时变刚，改变各指节之间的灵活度，及时提高抓取过程中的刚度，避免物品掉落；指尖设有压力传感器，各指节及单指骨架与手掌骨架连接处均设有角度传感器，使得刚柔软耦合多指灵巧手的运动状态被实时感知，可控性强。可控性强。可控性强。
【技术实现步骤摘要】
一种运动感知刚柔软耦合多指灵巧手
[0001]本专利技术涉及灵巧手
，特别是涉及一种运动感知刚柔软耦合多指灵巧手。
技术介绍
[0002]多指灵巧手近年来随控制理论的发展得到不少关注。当前，不管是刚性、柔性，还是刚柔相济的机器人多指灵巧手，大多还处于实验室研究阶段。主要是受到技术、市场等因素的限制：仿生机理是实现多指灵巧手的研究应用的基础和关键，涉及多维度、多学科和全方位的仿生理论和技术还未有重大进展；驱动与控制技术不够成熟，不能在有限的空间内，协同控制诸多的驱动器实现仿人的运动和动作；人手遍布传感系统的仿生目标未达成，大面积、多信息融合的柔性传感技术待突破；成本居高不下，市场接受机器人多指灵巧手还有些距离。
[0003]相比于单自由度手爪研究机械手的抓取位置点选取，多指灵巧操作需要进一步考虑物体空间六自由度的控制、表面摩擦力接触力等复杂环境因素，任务的感知、控制维度和复杂性很高。但是在日常中，人手的动作基本都是灵巧操作，现有的多指灵巧手在运动过程中不具有运动感知功能，可控性差，结构与人手差异较大，在抓取物品时不能很好的贴合物体，抓取过程中刚度不够物品容易掉落，很难代替人从事服务类的工作。
技术实现思路
[0004]本专利技术为了解决现有多指灵巧手在运动过程中不具有运动感知功能，可控性差，结构与人手差异较大，在抓取物品时不能很好的贴合物体，抓取过程中刚度不够物品容易掉落的问题，提供一种可高效变刚、结构与人手相近的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，包括手掌骨架和若干个与手掌骨架转动连接的单指骨架；所述单指骨架包含拇指骨架，所述拇指骨架由指尖、中指节和末指节组成，其它单指骨架由指尖、中指节、下指节和末指节组成，所述单指骨架的各指节之间通过变刚连接轴铰接固定；所述指尖设有压力传感器，各指节及单指骨架与手掌骨架连接处均设有角度传感器。
[0006]本申请的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手中拇指骨架比其他单指骨架少一个下指节，模拟人手的实际结构设计，结构与人手更为相近。变刚连接轴可以实时变刚，改变各指节之间的灵活度，及时提高抓取过程中的刚度，避免物品掉落；指尖设有压力传感器，各指节及单指骨架与手掌骨架连接处均设有角度传感器，使得刚柔软耦合多指灵巧手的运动状态被实时感知，可控性强。
[0007]优选地，所述手掌骨架包括手掌固定骨架和掌指活动骨架，所述掌指活动骨架通过转轴与手掌固定骨架转动连接，所述拇指骨架与掌指活动骨架活动连接；所述掌指活动骨架与手掌固定骨架之间设有驱动气囊，当所述驱动气囊充气时，所述掌指活动骨架绕转轴相对于手掌固定骨架朝掌心方向转动；当所述驱动气囊排气时，所述掌指活动骨架绕转轴回转复位；当多指灵巧手舒展时，所述手掌固定骨架、掌指活动骨架和单指骨架共面。掌
指活动骨架设计参照人手骨骼真实结构，使得本申请的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手的拇指骨架可模仿人手发生转动，灵活度更高，便于精准抓握物品。
[0008]优选地，所述掌指活动骨架内设有气囊容纳腔，所述驱动气囊设于气囊容纳腔内，靠近所述气囊容纳腔处，所述掌指活动骨架倾斜设有转轴装配孔，所述转轴装配孔包括限位段和转动段，所述转轴包括旋转台、限位块和转轴本体，所述旋转台内设有磁铁，所述转轴插接于转轴装配孔内，所述限位块与限位段的形状相适配，所述转轴本体与转动段形状相适配，所述旋转台外设有角度传感器，所述角度传感器采用霍尔传感器。限位块和限位段设计可以确保掌指活动骨架与转轴同轴旋转，便于准确检测转动角度，灵活度高。
[0009]优选地，所述变刚连接轴包括锁紧锥轴和设于锁紧锥轴内的充气膨胀件，所述指尖、中指节、下指节和末指节的连接端分别设有锁紧孔，所述锁紧锥轴与锁紧孔相适配，当所述充气膨胀件充气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔过盈配合，相邻两个指节相对固定；当所述充气膨胀件排气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔间隙配合，相邻两个指节相对转动；所述锁紧锥轴的端部设有磁铁，所述角度传感器设于锁紧孔外。
[0010]本专利技术通过在指尖与中指节之间、中指节与下指节之间，下指节与末指节之间采用变刚连接轴活动连接，通过改变充气膨胀件内气压的状态，高效变刚，当所述充气膨胀件充气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔过盈配合，相邻两个指节相对固定，为锁紧状态，表现为刚度高，可以在不影响运动状态的前提下大大提高刚度，提高抓取力度等作业能力；当所述充气膨胀件排气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔间隙配合，相邻两个指节相对转动，为自由状态，变现为刚度低，可以保持运动感知刚柔软耦合多指灵巧手自身的柔性和自由度。
[0011]优选地，所述锁紧锥轴的开口端设有若干个定位耳，所述定位耳分别与各指节连接端插接固定且可相对移动；所述充气膨胀件包括锥形气囊和内部中空的气管连接件，所述锥形气囊套接于气管连接件上，所述指尖、中指节、下指节和末指节的连接端分别设有充气接孔，所述气管连接件插接于充气接孔内。通过外接输气泵连接充气接孔给锥形气囊充气，锥形气囊膨胀挤压锁紧锥轴发生移动使得锁紧锥轴与锁紧孔过盈配合；当锥形气囊排气时，所述锁紧锥轴复位，锁紧锥轴与锁紧孔间隙配合。
[0012]优选地，所述指尖包括指尖本体，所述指尖本体设有凹槽，所述压力传感器设于凹槽内，所述凹槽外设有盖板；所述凹槽的内壁对称设有一对导向槽，两个导向槽的下端分别沿凹槽周向反向延伸形成有锁紧槽；所述盖板两侧对称设有一对滑块，所述盖板靠近边缘处设有旋钮，所述滑块与导向槽和锁紧槽相适配。在安装压力传感器时，先将压力传感器放入凹槽内，然后将盖板的滑块与导向槽对齐放入凹槽内，通过转动旋钮，使得滑块滑入锁紧槽内，完成装配。该装配结构设计巧妙，在运动过程中具有锁紧功能，防止压力传感器掉落，安全性高。
[0013]优选地，所述手掌骨架包括相互扣合的手心夹板和手背夹板，手心夹板和手背夹板之间设有单指安装结构，所述单指安装结构包括若干个间隔设置的侧板，每两个侧挡板之间形成有手指容纳空间，单个手指容纳空间内设有一对侧摆气囊，所述侧板设有气管接孔，所述侧摆气囊的充气端插入气管接孔内，所述单指骨架设于两个侧摆气囊之间，通过两个侧摆气囊的交替膨胀驱动手指摆动。当侧摆气囊膨胀时，侧摆气囊外壁抵靠手指骨架的末端，驱动手指骨架沿轴线向同侧转动。侧摆气囊可以使得手指的活动更为灵活。
[0014]优选地，所述末指节设有连接轴，所述连接轴的一端设有限位凸台，所述限位凸台
内设有磁铁，所述手背夹板设有若干个限位凹槽，所述手心夹板设有若干个轴孔，所述限位凹槽和轴孔与连接轴相适配。
[0015]优选地，所述手掌骨架与单指骨架连接处设有传感器安装槽，所述传感器安装槽内设有角度传感器，所述角度传感器采用霍尔传感器，便于实时检测单指骨架的摆动角度。
[0016]优选地，所述手掌骨架与单指骨架连接处设有若干个与人手结构相适配的凸棱，与人手的结构更吻合，便于抓握物品。
[0017]如上所述，本专利技术的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，具有以下有益效果：拇指骨架比其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，其特征在于，包括手掌骨架和若干个与手掌骨架转动连接的单指骨架；所述单指骨架包含拇指骨架（1），所述拇指骨架由指尖（2）、中指节（3）和末指节（4）组成，其它单指骨架由指尖、中指节、下指节（5）和末指节组成，所述单指骨架的各指节之间通过变刚连接轴铰接固定；所述指尖设有压力传感器（6），各指节及单指骨架与手掌骨架连接处均设有角度传感器（7）。2.根据权利要求1所述的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，其特征在于：所述手掌骨架包括手掌固定骨架（8）和掌指活动骨架（9），所述掌指活动骨架通过转轴（10）与手掌固定骨架转动连接，所述拇指骨架与掌指活动骨架活动连接；所述掌指活动骨架与手掌固定骨架之间设有驱动气囊（11），当所述驱动气囊充气时，所述掌指活动骨架绕转轴相对于手掌固定骨架朝掌心方向转动；当所述驱动气囊排气时，所述掌指活动骨架绕转轴回转复位；当多指灵巧手舒展时，所述手掌固定骨架、掌指活动骨架和单指骨架共面。3.根据权利要求2所述的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，其特征在于：所述掌指活动骨架内设有气囊容纳腔（12），所述驱动气囊设于气囊容纳腔内，靠近所述气囊容纳腔处，所述掌指活动骨架倾斜设有转轴装配孔（13），所述转轴装配孔包括限位段（14）和转动段（15），所述转轴包括旋转台（16）、限位块（17）和转轴本体（18），所述旋转台内设有磁铁（19），所述转轴插接于转轴装配孔内，所述限位块与限位段的形状相适配，所述转轴本体与转动段形状相适配，所述旋转台外设有角度传感器，所述角度传感器采用霍尔传感器。4.根据权利要求1所述的运动感知刚柔软耦合多指灵巧手，其特征在于：所述变刚连接轴包括锁紧锥轴（20）和设于锁紧锥轴内的充气膨胀件，所述指尖、中指节、下指节和末指节的连接端分别设有锁紧孔（21），所述锁紧锥轴与锁紧孔相适配，当所述充气膨胀件充气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔过盈配合，相邻两个指节相对固定；当所述充气膨胀件排气时，所述锁紧锥轴与锁紧孔间隙配合，相邻两个指节相对转动；所述锁紧锥轴的端部设有磁铁安装槽（22），所述磁铁安装槽内设有磁铁，所述角度传感器设于锁紧孔外。...
【专利技术属性】
技术研发人员：鲍官军，王文彪，金佳成，
申请(专利权)人：杭州闻名智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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