[發明專利]一種防干擾氣動手指及其制備方法

在審

• 申請號: 201710628735.2
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN107186748A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 涂琴;顏鵬;陸修能
• 申請（專利權）人: 常州信息職業技術學院
• 主分類號: B25J15/08
• 分類號: B25J15/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司11429
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本發明涉及一種防干擾氣動手指及其制備方法。

背景技術

軟體機器人在很多領域中都需要用到，例如工業領域中易碎物品的抓取、醫療手術中與人體組織的接觸、搶險救災中的探險與搜救、農業機器人對果實的抓取與采收等。為了實現柔性抓取，目前采用的材料有形狀記憶性合金(SMA)、硅膠或橡膠、編織型彈性纖維，驅動方式主要有電機驅動、機械柔索驅動(或纜線驅動)、肌電控制(EMG)、氣動等方式。以仿人形手指的制作為例，主要結構有“金屬指骨+全彈性體材料(硅膠或橡膠)”(如中國專利文獻ZL200680048498.2、ZL201611177289.X)、“鮑登線+柔性外骨骼”(如中國專利文獻ZL201610018740.7)、“氣動+編織型結構”(如中國專利文獻ZL201610095373.0)、“氣動+全彈性體材料(硅膠或橡膠)”(如中國專利文獻ZL201510377294.4、ZL201620683993.1)等方式，根據使用需要有的結構中會加入限制應變層。

上述結構與人體手指非常近似，但使用中在功能上還存在以下不足：1)采用“金屬指骨+彈性體材料”的方式不能實現不同物品抓取時表面接觸的不同柔性要求；2)采用“氣動+編織型結構或彈性體材料”容易受到外界干擾，當與其他物體發生碰撞、受到沖擊時易引起形變、影響動作精度；3)目前大多數氣動手指都采用單腔體式結構，自由度有限，充放氣需要一定時間，如果要實現多自由度則結構和控制方式過于復雜，實用性和穩定性較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種防干擾氣動手指及其制備方法。

實現本發明目的的技術方案是：一種防干擾氣動手指，包括氣動中骨、末端手指、波浪形緩沖外套、末端聯接裝置、襯套和指根聯接件；所述氣動中骨和末端手指均設有兩個內腔，氣動中骨內的兩個內腔分別連通末端手指內的兩個內腔；所述波浪形緩沖外套套設于氣動中骨外部，并且波浪形緩沖外套的內表面與氣動中骨外表面之間設有間隙；所述波浪形緩沖外套的末端通過末端聯接裝置與氣動中骨的末端可拆卸地密封固定連接；所述襯套可拆卸地密封固定在氣動中骨的近端與波浪形緩沖外套的近端之間，襯套上設有能夠向波浪形緩沖外套的內表面與氣動中骨外表面之間的間隙內充氣的外充氣口；所述指根聯接件可拆卸地密封固定在氣動中骨的近端端部，指根聯接件上設有兩個能夠分別向氣動中骨的兩個內腔中充氣的內充氣口。所述氣動中骨、末端手指、波浪形緩沖外套均采用彈性材料，且其柔性依次提高。

所述氣動中骨和末端手指為一體式結構。

所述波浪形緩沖外套的波峰部位的內側封裝有鐵絲環和用于支撐鐵絲環的軟體鐵絲支撐環。

所述末端聯接裝置包括卡簧、密封圈和第一卡箍及其鎖緊裝置；所述卡簧封裝在氣動中骨的末端內側；所述氣動中骨的末端設有環形凸臺，環形凸臺上設有環形燕尾槽；所述密封圈將波浪形緩沖外套的末端收緊在氣動中骨的環形燕尾槽內，并通過第一卡箍及其鎖緊裝置鎖緊。

所述氣動中骨的環形凸臺與末端手指之間設有限位擋環。

所述襯套采用帶通孔的臺階式結構；所述襯套的小端深入氣動中骨的近端與波浪形緩沖外套的近端之間，襯套的小端與氣動中骨之間設有間隙，波浪形緩沖外套的近端通過第二卡箍及其鎖緊裝置鎖緊在襯套的小端上；所述襯套的大端與氣動中骨過盈配合；所述外充氣口設置在襯套的大端的側面，并通過設置在襯套的大端內部的“L”型充氣通道連通襯套的小端的內腔。所述外充氣口的進氣管路上設有壓力傳感器和壓力補償控制系統。

所述指根聯接件包括聯接座和對稱設置在聯接座上的兩個截面呈半圓環形的聯接頭；所述兩個聯接頭從氣動中骨的近端端部分別插入氣動中骨的兩個內腔中，并通過第三卡箍及其鎖緊裝置鎖緊；所述兩個內充氣口分別設置在聯接座的兩側，并分別連通兩個聯接頭的內腔；所述聯接座上還對稱設有兩個聯接環。兩個聯接環的設置方向與兩個內充氣口的設置方向呈90°。兩個內充氣口的進氣管路分別采用雙電控電磁閥換向、電比例減壓閥控制壓力。

所述防干擾氣動手指的制備方法，包括以下步驟：

①、先采用3D打印或澆注的方法得到內腔為圓柱形的一體式結構的氣動中骨與末端手指；

②、再在氣動中骨的末端內側放入卡簧；

③、用澆注的方法在氣動中骨的內腔中對卡簧進行固定封裝，并得到貫通氣動中骨與末端手指內側的兩腔隔板，從而形成兩個內腔；

④、采用澆注的方法制作波浪形緩沖外套；

⑤、通過密封圈將波浪形緩沖外套的末端收緊在氣動中骨的環形燕尾槽內，并通過第一卡箍及其鎖緊裝置鎖緊；