本發(fā)明涉及機(jī)械手，尤其是一種仿生軟體多指靈巧手。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的仿生軟體多指靈巧手，例如中國發(fā)明專利申請(qǐng)?zhí)?01511016016.2公開了浙江工業(yè)大學(xué)研究的基于fpa驅(qū)動(dòng)的多指靈巧手，其每個(gè)手指由多個(gè)fpa構(gòu)成，結(jié)構(gòu)精簡，具有良好的柔順性和適應(yīng)性。

關(guān)于軟體手指，歐洲委員會(huì)資助的章魚機(jī)器人項(xiàng)目研制的仿生章魚軟體觸手，其具有很好的柔韌性，能自由的纏繞并抓取目標(biāo)物體；哈佛大學(xué)研發(fā)的軟體機(jī)械觸手，由一種柔性塑料制成，內(nèi)有三條空氣通道，貫穿整個(gè)主干；克萊姆森大學(xué)的機(jī)器人學(xué)家沃克研發(fā)的新型軟體蛇形機(jī)器人，計(jì)劃打算將該機(jī)器人用于外太空幫助人類機(jī)組成員執(zhí)行任務(wù)。

關(guān)于軟體多指抓持器，目前世界各地都有在研究。例如德國研制的一個(gè)主要由聚酰胺塑料構(gòu)成的機(jī)械象鼻，該象鼻由其內(nèi)部的三根中空的管道的充放氣來實(shí)現(xiàn)整體的伸縮和彎曲；哈佛大學(xué)georgewhiteside團(tuán)隊(duì)研發(fā)的海星式軟體靈巧手，在模制硅膠中嵌入氣球狀通道，以創(chuàng)造當(dāng)空氣被泵入通道時(shí)以特定方式改變形狀的材料；由北京軟體機(jī)器人公司設(shè)計(jì)的一個(gè)氣動(dòng)柔性爪持器，能準(zhǔn)確的抓取易損、易碎的不同物體，等等。

關(guān)于軟體靈巧手，英國奧克杜公司開發(fā)的pbo軟體靈巧手，裝載到機(jī)械臂上可用于生鮮類食品的抓取和包裝，可以像人一樣，以各種不同的姿勢、大小不同的力量來抓取千奇百怪的商品，能夠滿足大型倉儲(chǔ)的適應(yīng)性需求；荷蘭代爾夫特理工大學(xué)研制的人形機(jī)械手，其由3d打印而成，可以響應(yīng)人的觸摸與人握手的時(shí)候就像真人一樣會(huì)做出反饋；康奈爾大學(xué)的研究人員制作出的柔性機(jī)器人手，能夠輕輕地握住物體不至于損壞該物體之外，還可以感覺出物體的形狀和紋理，等等。

上述專利和公開文獻(xiàn)中的軟體機(jī)器人都能很好的實(shí)現(xiàn)要執(zhí)行的運(yùn)動(dòng)，但是大部分都缺乏位姿自我反饋能力。位姿自我反饋對(duì)于機(jī)器人是非常重要的部分，但是鑒于軟體機(jī)器人的特殊性，目前現(xiàn)有的大部分軟體機(jī)器人都不具備位姿反饋能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服已有仿生軟體多指靈巧手的無法反饋位姿、控制精度較差的不足，本發(fā)明提供一種實(shí)時(shí)反饋位姿、控制精度較好的具有位姿反饋功能的仿生軟體多指靈巧手。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種具有位姿反饋功能的仿生軟體多指靈巧手，所述靈巧手包括五個(gè)手指和手掌，每個(gè)手指均包括手指主體和手指基體，所述手指主體的后端與所述手指基體前端連接，所述手指基體的后端安裝在所述手掌上，所述手指主體包括彈性主體、鋼絲、第一鋼絲通道腔、中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔；所述彈性主體呈圓柱形，所述彈性主體的中部設(shè)有中心驅(qū)動(dòng)腔，在所述中心驅(qū)動(dòng)腔外的彈性主體的一圈上等圓弧間隔地設(shè)有至少三個(gè)側(cè)驅(qū)動(dòng)腔；所述中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔前端封閉，后端與對(duì)應(yīng)的基體氣管通道腔相通；所述第一鋼絲通道腔等間距地位于兩兩相鄰的側(cè)驅(qū)動(dòng)腔之間；所述鋼絲位于每一個(gè)第一鋼絲通道腔正中間，所述鋼絲前端固定；

所述手指基體包括基體和氣管通道腔，所述基體呈圓柱狀，所述基體中心和周邊均勻分布?xì)夤芡ǖ狼?，所述氣管通道腔分別與中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔連通，所述氣管通過氣管通道腔與中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔相通；

所述仿生軟體多指靈巧手還包括運(yùn)動(dòng)位姿檢測組件，所述運(yùn)動(dòng)位姿檢測組件包括相互配合的永磁鐵和霍爾元件，所述鋼絲的后端連接一個(gè)永磁鐵；所述手指基體內(nèi)設(shè)置霍爾元件放置腔，所述第一鋼絲通道腔和霍爾元件放置腔相通并且位于同一中心直線上；所述霍爾元件位于所述霍爾元件放置腔內(nèi)，所述霍爾元件與磁鐵非接觸式相對(duì)設(shè)置且相互之間留有空間。

進(jìn)一步，所述手指基體內(nèi)設(shè)置第二鋼絲通道腔和磁鐵放置腔，所述第二鋼絲通道腔與所述第一鋼絲通道腔相接，所述第一鋼絲通道腔、第二鋼絲通道腔、磁鐵放置腔和霍爾元件放置腔相通并且位于同一中心直線上；所述鋼絲的后端穿過所述第二鋼絲通道腔，所述永磁鐵位于所述磁鐵放置腔，所述霍爾元件放置腔位于所述磁鐵放置腔的后方。

再進(jìn)一步，所述彈性主體上設(shè)有三個(gè)側(cè)驅(qū)動(dòng)腔和三個(gè)第一鋼絲通道腔，所述基體上設(shè)有三個(gè)霍爾元件放置腔和四個(gè)氣管通道腔，所述四個(gè)氣管通道腔分別與中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔連通。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：運(yùn)用氣壓來控制軟體多指靈巧手的運(yùn)動(dòng)，軟體多指靈巧手的手指主要由橡膠材料做成具有良好的延展性和柔韌性，運(yùn)用霍爾元件和磁鐵制成的傳感器來反饋手指的位姿。軟體靈巧手指內(nèi)部有氣體驅(qū)動(dòng)腔和鋼絲通道腔，氣體驅(qū)動(dòng)腔用于沖入氣體產(chǎn)生壓力差從而控制軟體靈巧手指彎曲和伸長；若軟體靈巧手指伸長或者彎曲，會(huì)導(dǎo)致鋼絲上固定的磁鐵與霍爾元件發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致磁鐵相對(duì)霍爾元件的磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，從而霍爾元件輸出不同的電壓，于是通過這種方法來就可反饋仿生軟體多指靈巧手的位姿情況。

本發(fā)明著眼于目前軟體靈巧手研究缺乏自身位姿的反饋，提出一種具有位姿反饋功能的仿生軟體多指靈巧手的結(jié)構(gòu)，是軟體機(jī)器人研究的一種新探索，有望解決目前軟體靈巧手不能反饋?zhàn)陨砦蛔饲闆r的問題。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：使軟體靈巧手人具有很好的柔軟性和彎曲性，能夠有效的抓取不同結(jié)構(gòu)外形的目標(biāo)物體，在執(zhí)行動(dòng)作的同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反饋軟體靈巧手各手指的位姿情況。

附圖說明

圖1是軟體多指靈巧手的手指的彈性主體結(jié)構(gòu)圖。

圖2是軟體多指靈巧手的手指基體部分結(jié)構(gòu)局部剖視圖。

圖3是軟體多指靈巧手的手指整體示意圖。

圖4是軟體多指靈巧手自然狀態(tài)圖。

圖5是軟體多指靈巧手彎曲狀態(tài)圖。

圖中，1.手指彈性主體，2.第一鋼絲通道腔，3.中心驅(qū)動(dòng)腔，4.側(cè)驅(qū)動(dòng)腔，5.鋼絲，6.永磁鐵，7.霍爾元件，8.氣管，9.手指基體，10.氣管通道腔，11.第二鋼絲通道腔，12.磁鐵放置腔，13.霍爾元件放置腔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照?qǐng)D1～圖5，一種具有位姿反饋功能的仿生軟體多指靈巧手，所述靈巧手包括五個(gè)手指和手掌，所述手指包括手指基體和手指主體，所述手指基體上部和所述手指主體下部相連接，所述手指主體包括彈性主體1、鋼絲5、鋼絲通道腔2、3中心驅(qū)動(dòng)腔和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4；所述彈性主體呈圓柱形，所述彈性主體的中部設(shè)有中心驅(qū)動(dòng)腔3，在所述中心驅(qū)動(dòng)腔3外的彈性主體1的一圈上等圓弧間隔地設(shè)有至少三個(gè)呈類似梯形狀的側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4；所述中心驅(qū)動(dòng)腔3和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4上端封閉，下端與對(duì)應(yīng)的基節(jié)氣管通道腔相通；所述鋼絲通道腔2有三個(gè)，等間距地位于三個(gè)側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4之間；所述鋼絲5位于每一個(gè)鋼絲通道腔2正中間，所述鋼絲5上端固定，下端連接一個(gè)永磁鐵6。

所述手指基體9包含鋼絲通道腔2、磁鐵放置腔12、氣管通道腔10和霍爾元件放置腔13，所述基體9呈圓柱狀，所述基體9的中心設(shè)置一個(gè)氣管通道腔10，所述基體9的周邊均勻分布三個(gè)氣管通道腔10，四個(gè)氣管通道腔10分別與主體中心驅(qū)動(dòng)腔3和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4三者中心線在同一條直線上，所述氣管8通過氣管通道腔10與主體1的中心驅(qū)動(dòng)腔3和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔4相通；所述霍爾元件放置腔13、磁鐵放置腔12和鋼絲通道腔2三者在相通并且同一中心直線上；所述永磁鐵7與鋼絲5固定相連，所述霍爾元件7與永磁鐵6之間不接觸，留有一定空間。

進(jìn)一步，所述永磁鐵6形狀不一定為方形，可以為其他任何形狀，此處是為了方便在圖形上更清楚地表示各個(gè)部件才設(shè)為方形。基體9中的第二鋼絲通道腔也可不用，即鋼絲5不深入基體9內(nèi)部，但是永磁鐵6在基體9內(nèi)部。永磁鐵6的大小可以根據(jù)實(shí)際情況而定，以軟體可以較靈敏地感應(yīng)機(jī)器人彎曲為最佳。

更進(jìn)一步，軟體靈巧手指不一定是五個(gè)，可以根據(jù)實(shí)際情況自由增加或者減少手指數(shù)量，手指可以頭尾互相連接組合，這樣便能根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需要加長手指的長度；霍爾元件7可以連外接電路輸出數(shù)據(jù)，也可以連接內(nèi)置的信號(hào)發(fā)射設(shè)備，比如藍(lán)牙或者wifi發(fā)射器，用以輸出信號(hào)。

本實(shí)施例中，彈性主體1中在中心驅(qū)動(dòng)腔3和側(cè)驅(qū)動(dòng)腔2通入氣體，其氣壓均在材料承受范圍之內(nèi)內(nèi)；只向中心驅(qū)動(dòng)腔3通入氣體，可使軟體機(jī)器人軸向伸長；中心驅(qū)動(dòng)腔3不充入氣體，三個(gè)側(cè)驅(qū)動(dòng)腔2通入不同氣壓，軟體機(jī)器人會(huì)向氣壓小的那個(gè)側(cè)驅(qū)動(dòng)腔彎曲。若軟體機(jī)器人彎曲，會(huì)導(dǎo)致鋼絲5上固定的磁鐵6與霍爾元件7發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致磁鐵6相對(duì)霍爾元件7的磁場強(qiáng)度發(fā)生變化，從而霍爾元件7輸出不同的電壓，于是通過這種方法來就可反饋軟體靈巧手的手指位姿情況。

本實(shí)施例的方案使軟體靈巧手人具有很好的柔軟性和彎曲性，能夠有效的抓取不同結(jié)構(gòu)外形的目標(biāo)物體，在執(zhí)行動(dòng)作的同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)反饋軟體靈巧手各手指的位姿情況。