[發明專利]神經擬態靈巧手機器人

有效

• 申請號: 202210442688.3
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114536382B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 王鵬;張天懿;郝高明;王瑛璐;沈曉飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 沈軍

本發明提供一種神經擬態靈巧手機器人，包括神經擬態手體、神經擬態驅動機構、傳感組件及控制裝置；神經擬態手體包括人手擬態骨架與仿生皮膚層，人手擬態骨架具有適于模仿人手姿態變化的多個關節；神經擬態驅動機構具有多個腱繩驅動單元，多個腱繩驅動單元分別與多個關節一一對應地連接；傳感組件包括多個觸覺傳感器與多個角度傳感器，多個觸覺傳感器分別集成于仿生皮膚層，多個角度傳感器分別一一對應地設于多個關節；傳感組件與控制裝置連接，控制裝置與神經擬態驅動機構連接。本發明的神經擬態靈巧手機器人不僅實現了驅動方式與類人靈巧性的高度神經擬態，還實現了對其抓握姿態的精確閉環控制，可達到人手水平的類人靈巧操作能力。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種神經擬態靈巧手機器人。

背景技術

隨著人類對自然界的不斷探索，面向的工作空間日益危險復雜，而傳統的末端機械手存在通用性差、自由度少、靈活度低等問題，已無法代替人類完成各種精密復雜的操作任務。在機器人設計制造、驅動控制以及智能感知技術的不斷發展下，機械手逐漸從簡單的夾持裝置向仿人靈巧手方向過渡。

仿人靈巧手在構造和性能上兼有人和機器的優點，體現了人的智能性和適應性，能夠在各種環境中完成不同的作業?，F有的靈巧手主要有電機驅動型、氣壓驅動型和智能材料驅動型，電機驅動型靈巧手控制系統復雜、精確力矩控制較難，氣壓驅動型靈巧手剛度不足、響應速度慢，智能材料驅動型靈巧手可承受載荷小、對材料有特殊要求。

在實際應用中還發現，現有的仿人靈巧手不僅結構復雜，而且可靠性差，難以穩定且精確地控制各個關節的轉動姿態，從而靈巧性較低。因此，基于現有的設計方案難以實現對仿人靈巧手的精確控制以及對目標物體的準確抓握，嚴重限制了仿人靈巧手的實際應用場景。

發明內容

本發明提供一種神經擬態靈巧手機器人，用以解決或改善現有的仿人靈巧手存在結構可靠性差、靈巧性低，難以實現對抓握姿態的精確控制的問題。

本發明提供一種神經擬態靈巧手機器人，包括：神經擬態手體、神經擬態驅動機構、傳感組件及控制裝置；所述神經擬態手體包括人手擬態骨架與仿生皮膚層，所述人手擬態骨架具有適于模仿人手姿態變化的多個關節，所述仿生皮膚層包覆于所述人手擬態骨架的外表面；所述神經擬態驅動機構與所述神經擬態手體連接，所述神經擬態驅動機構具有多個腱繩驅動單元，所述多個腱繩驅動單元分別與所述多個關節一一對應地連接；所述傳感組件包括多個觸覺傳感器與多個角度傳感器，所述多個觸覺傳感器分別集成于所述仿生皮膚層，以形成適于模仿人手的觸覺感知功能的電子皮膚，所述多個角度傳感器分別一一對應地設于所述多個關節；所述傳感組件與所述控制裝置連接，所述控制裝置與所述神經擬態驅動機構連接；所述控制裝置適于根據目標物體的類型與所述傳感組件的反饋信號，向所述多個腱繩驅動單元當中的至少一者輸出決策信號，以實現對所述神經擬態手體的抓握姿態的控制。

根據本發明提供的一種神經擬態靈巧手機器人，所述人手擬態骨架包括腕部模塊、掌部模塊及手指部模塊；所述腕部模塊、所述掌部模塊及所述手指部模塊依次連接，所述手指部模塊包括拇指單元、食指單元、中指單元、無名指單元及小拇指單元。

根據本發明提供的一種神經擬態靈巧手機器人，所述腕部模塊包括腕部基座、腕部托架及掌腕連接架；所述腕部基座的一端與所述腕部托架的一端轉動連接，以形成第一腕關節；所述腕部托架的另一端與所述掌腕連接架的一端轉動連接，以形成第二腕關節；所述掌腕連接架的另一端與所述掌部模塊連接；其中，所述第一腕關節的旋轉軸線與所述第二腕關節的旋轉軸線垂直，所述第二腕關節的旋轉軸線沿所述神經擬態手體的寬度方向延伸。