[發明專利]一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手

有效

• 申請號: 202010765144.1
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112060114B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉冬;叢明;杜宇;畢聰;王明昊
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連大華中天科技有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J13/08
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

1.一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述的模塊化多功能軟體靈巧手包括大手掌(1)、安裝在手掌上的五根可雙向彎曲的氣動手指執行器(2)、小手掌(3)及硅膠可調連接件(4)、氣動手指執行器(2)作為氣動手指，其中，第一根氣動手指執行器(2)安裝在小手掌(3)上，其他四根氣動手指執行器(2)安裝在大手掌(1)上指；所述大手掌(1)和小手掌(3)之間通過硅膠可調連接件(4)連接，硅膠可調連接件(4)能夠調節尺寸，以適應不同人的手背及手腕；

所述每根氣動手指執行器(2)結構相同，采用模塊化設計，均由掌關節(21)、近端關節(22)、遠端關節(23)、近端指節(24)、遠端指節(25)、指尖(26)及彎曲傳感器(27)組成，其中，掌關節(21)、近端關節(22)和遠端關節(23)為三個氣動軟體關節，近端指節(24)、遠端指節(25)為兩個軟體的增強型結構；所述掌關節(21)、近端指節(24)、近端關節(22)、遠端指節(25)、遠端關節(23)、指尖(26)彼此獨立，依次通過氰基丙烯酸酯粘接；所述三個氣動軟體關節和兩個增強型結構均設有氣孔(28)，通過氣孔(28)與氣路相連，實現獨立或耦合的驅動控制；所述彎曲傳感器(27)端部與大手掌(1)、小手掌(3)固連，粘接在氣動手指執行器(2)下方，能夠實現對各關節彎曲角度的實時監測與控制；通入壓力氣體時掌關節(21)、近端關節(22)和遠端關節(23)能夠實現彎曲，近端指節(24)、遠端指節(25)能夠實現伸長；

所述軟體掌關節(21)、近端關節(22)和遠端關節(23)采用氣動網絡原理，各部件結構如下：

所述掌關節(21)由上層快氣網結構、中間薄板和下層慢氣網結構組成，上、下層之間與中層薄板粘接，彼此不連通；上、下層結構側面分別設置氣孔(28)用于與氣路的單獨連接，通過氣路分別對掌關節(21)的上下層充氣時，由上層快氣網結構實現正向的彎曲運動，由下層快氣網結構實現反向的主動伸縮運動；

根據人手實際彎曲特性，所述近端關節(22)、遠端關節(23)為倒梯形、上寬下窄，保證與手指更好的貼合；所述近端關節(22)、遠端關節(23)內部與掌關節(21)上層快氣網結構相似，在上表面設置氣孔(28)用于與氣路連接，在充氣時能夠實現正向的彎曲。

2.根據權利要求1所述的一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述的掌關節(21)中，所述上層快氣網結構由三個向上凸起的矩形中空膨脹氣腔組成，氣腔上壁及側壁厚度為1.5mm、腔室之間的內壁厚度為1mm，當加壓時，擴展腔室的頂部并拉伸腔室的內壁，使掌關節(21)向下彎曲，類似于人手的握拳動作；所述下層慢氣網結構：內部由半圓形通道連接的間隔排布的矩形氣腔組成，每個獨立的矩形氣腔厚度為2mm，矩形氣腔之間的間隔厚1.5mm，當加壓時，擴展腔室的底部并拉伸腔室的內壁，使掌關節(21)向上彎曲，類似于人手向手背方向的主動伸縮運動。

3.根據權利要求1所述的一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述軟體掌關節(21)、近端關節(22)和遠端關節(23)由超彈性硅膠材料制成，采用分體式澆筑的工藝。

4.根據權利要求1所述的一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述近端指節(24)、遠端指節(25)由超彈性硅膠材料制成，采用分體式澆筑的工藝，其上表面的氣孔(28)與氣路連接，在充氣時實現伸長，用于更好地貼合人手。

5.根據權利要求1所述的一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述近端指節(24)、遠端指節(25)內部設計為等距的增強型結構，由厚度為2mm、半徑分別為5mm和6mm的圓柱空腔交替排布。

6.根據權利要求1所述的一種可雙向彎曲的模塊化多功能軟體靈巧手，其特征在于，所述彎曲傳感器(27)由硅膠材料包裹。