[發(fā)明專利]一種剛?cè)狁詈响`巧手的可變剛度單指骨架

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110406490.5
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開（公告）號(hào): CN113183122A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙勁灃;王文彪;鮑官軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/00
• 分類號(hào): B25J9/00;B25J9/06;B25J9/10;B25J15/00;B25J17/00
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開了一種剛?cè)狁詈响`巧手的可變剛度單指骨架，包括指尖、中指節(jié)和末指節(jié)，中指節(jié)與指尖以及中指節(jié)與末指節(jié)之間均通過關(guān)節(jié)活動(dòng)連接；關(guān)節(jié)包括由第一部分、第二部分相互扣合組成的殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)的氣囊以及設(shè)置于殼體外壁且共軸線設(shè)置的一組旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)；相互連接的中指節(jié)與指尖的其中一個(gè)與旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，相互連接的中指節(jié)與末指節(jié)的其中一個(gè)與旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；殼體上設(shè)置有管口；氣囊膨脹時(shí)，氣囊外壁抵靠殼體的內(nèi)壁以驅(qū)動(dòng)第一部分、第二部分以及旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)沿所述軸線向兩側(cè)移動(dòng)，使得殼體的外壁、旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)抵緊指尖、中指節(jié)或末指節(jié)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效地改變軟體機(jī)器人手指關(guān)節(jié)的剛度，可以使手指更好地貼合物體，更好地抓取易損物體。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種剛?cè)狁詈响`巧手的可變剛度單指骨架。

背景技術(shù)

早在大半個(gè)世紀(jì)以前，第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)問世，并且關(guān)于剛體機(jī)器人的研究體系也已經(jīng)變得十分成熟。機(jī)器人的應(yīng)用在工業(yè)方面取得了全面的發(fā)展與推廣。隨著科技的發(fā)展與生活水平的提高，我們希望機(jī)器人的應(yīng)用與推廣不單單在工業(yè)領(lǐng)域還可以進(jìn)入生活，得到更加實(shí)際的運(yùn)用。但現(xiàn)在還存在一些問題，比如目前剛體機(jī)器人的交互性不強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)形式比較單一，大多為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，這樣的驅(qū)動(dòng)方式導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生較大的慣性。我們想要解決這一問題，希望機(jī)器人可以直接和人、環(huán)境進(jìn)行交互。這類機(jī)器人的推廣，可以在許多方面得到運(yùn)用，例如：康復(fù)、協(xié)助老人、人機(jī)協(xié)作等。

因此，這些年科學(xué)家們一直想要通過設(shè)計(jì)出軟體觸手型機(jī)器或連續(xù)觸手型機(jī)器人來改善解決這類問題。軟體觸手型機(jī)器人是由柔軟的材料制作而成，軟體觸手型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)在于它可以實(shí)現(xiàn)很多剛體機(jī)器人不能完成的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)作。例如：扭轉(zhuǎn)、伸展、柔性接觸等操作。但是軟體機(jī)器人犧牲了剛度才換取來高柔性和無限自由度的特點(diǎn)，也正是因?yàn)檐涹w機(jī)器人缺少了剛度，導(dǎo)致了該類型機(jī)器人很難在生活中得到運(yùn)用。如何能夠讓軟體機(jī)器人在不改變其高柔性和無限自由度的特點(diǎn)同時(shí)可以快速的提高其剛度，這一直以來就是一個(gè)熱門話題。

機(jī)器人的手指關(guān)節(jié)是與人交互最為頻繁的部位，因此機(jī)器人單指關(guān)節(jié)的變剛問題是目前所要解決的問題。

公告號(hào)為CN111185927A的專利說明書中公開了一種柔性靈巧手，該柔性靈巧手包括柔性手掌和安裝在柔性手掌上的柔性手指。該柔性手指剛度較差，在生活中較難適用。

公告號(hào)為CN111993449A的專利說明書中公開了一種基于形狀記憶合金的多自由度柔性靈巧手，包括：腕骨，大拇指、食指、中指、無名指、小拇指及其關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)；每根手指都包括掌骨及包覆柔性材料的可彎曲段，大拇指的可彎曲段固定在連接件上直接與掌骨連接，利用十字軸關(guān)節(jié)連接大拇指掌骨與腕骨，實(shí)現(xiàn)大拇指正向、側(cè)向擺動(dòng)的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，其余四指的可彎曲段固定在連接件上通過轉(zhuǎn)軸關(guān)節(jié)與掌骨連接，具有側(cè)向擺動(dòng)的旋轉(zhuǎn)自由度，且四指的掌骨直接固定連接在腕骨上；通過加熱布置在可彎曲段內(nèi)部及手指?jìng)?cè)面的形狀記憶合金，驅(qū)使可彎曲段彎曲變形及關(guān)節(jié)擺動(dòng)；貼在手指表面的柔性傳感器陣列能檢測(cè)各指彎曲與擺動(dòng)角度。此方案中，各手指關(guān)節(jié)具有靈活的彎曲能力，但是無法快速改變手指關(guān)節(jié)的剛度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種剛?cè)狁詈响`巧手的可變剛度單指骨架，能夠?qū)崿F(xiàn)快速高效地改變軟體機(jī)器人手指關(guān)節(jié)的剛度，可以使手指更好地貼合物體，更好地抓取易損物體。

一種剛?cè)狁詈响`巧手的可變剛度單指骨架，包括指尖、中指節(jié)和末指節(jié)，所述中指節(jié)與指尖以及中指節(jié)與末指節(jié)之間均通過關(guān)節(jié)活動(dòng)連接；

所述關(guān)節(jié)包括由第一部分、第二部分相互扣合組成的殼體、設(shè)置于殼體內(nèi)且能膨脹的氣囊以及設(shè)置于殼體外壁且共軸線設(shè)置的一組旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)垂直于第一部分、第二部分的扣合面；

相互連接的中指節(jié)與指尖的其中一個(gè)與旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，相互連接的中指節(jié)與末指節(jié)的其中一個(gè)與旋轉(zhuǎn)凸臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)連接；指尖與中指節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致；所述殼體上設(shè)置有用于為氣囊充氣的氣管伸入的管口；