气动式软体灵巧手

本发明涉及机械手，特别涉及一种气动式软体灵巧手。

背景技术：

1、仿人机器人近年来迅速发展，各种类型的仿人机器人及相关技术层出不穷，成为机器人领域一个极具前景的研究方向。通常软体机构能够比刚性机构具有更多的运动自由度，因此，仿人机器人上采用了越来越多的软体部件，从而为仿人机械人带来了传统刚体机构所没有的灵活性、适应性和人机交互安全性。而软体灵巧手作为软体机器人的一个重要分支，其天然优势使得它在工业、服务、医疗等多个领域都具有广泛的应用价值。

2、现有技术中的灵巧手的手指部分通常设有驱动机构以使仿生手指获得调节能力，但是灵巧手的手掌部分为了获得良好支撑性，通常将采用刚性材料制造，使得手掌部分不具备灵活调节能力，从而导致手掌部分难以配合手指部分实现复杂的运动控制，降低了灵巧手的适用性。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明实施例所要解决的技术问题是提供了一种气动式软体灵巧手，用于获得更好地调节灵活性及支撑性以提高适用性。

2、本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现，本发明提供了一种气动式软体灵巧手，包括：

3、仿生手掌，沿所述仿生手掌的前端至所述仿生手掌的掌根方向，所述仿生手掌的刚度逐渐增加设置；

4、多根仿生手指，设置在所述仿生手掌上，各所述仿生手指上均设有手指气动执行机构；

5、手掌气动执行机构，设置在所述仿生手掌上，所述手掌气动执行机构至少包括沿所述仿生手掌的第一方向设置的第一手掌气动执行器、以及沿所述仿生手掌的第二方向设置的第二手掌气动执行器。

6、在本发明的一较佳实施方式中，所述仿生手掌包括手掌主体，所述手掌主体的一侧端面形成掌心端面，所述手掌主体的另一侧端面设有所述手掌气动执行机构，沿所述手掌主体的前端至所述手掌主体的掌根方向，所述手掌主体的刚度逐渐增加设置。

7、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一方向为所述仿生手掌的宽度方向，所述第二方向为所述仿生手掌的大鱼际肌的延伸方向。

8、在本发明的一较佳实施方式中，所述手掌气动执行机构包括手掌安装底座、设置在所述手掌安装底座上的手掌调节座、以及嵌设在所述手掌调节座上的所述第一手掌气动执行器和所述第二手掌气动执行器，所述手掌调节座通过所述手掌安装底座设置在所述手掌主体上。

9、在本发明的一较佳实施方式中，所述手掌安装底座由第一刚度材料成型，所述手掌调节座由第二刚度材料成型，所述第一刚度材料的刚度值大于所述第二刚度材料的刚度值。

10、在本发明的一较佳实施方式中，所述仿生手指包括手指主体，所述手指主体在背离所述掌心端面的一侧设有所述手指气动执行机构，所述手指气动执行机构包括至少一个手指安装底座、设置在各所述手指安装底座上的手指气动执行器，所述手指气动执行器通过所述手指安装底座嵌设在所述手指主体上。

11、在本发明的一较佳实施方式中，所述手指安装底座由第三刚度材料成型，所述手指气动执行器的主体由第四刚度材料成型，所述第三刚度材料的刚度值大于所述第四刚度材料的刚度值。

12、在本发明的一较佳实施方式中，多个所述仿生手指至少包括仿生大拇指、仿生食指、仿生中指、仿生无名指和仿生小拇指，所述仿生大拇指、所述仿生食指、所述仿生中指和所述仿生无名指上均设有两个间隔设置的所述手指气动执行器，所述仿生小拇指设有一个所述手指气动执行器。

13、在本发明的一较佳实施方式中，所述气动式软体灵巧手还包括动态膨胀机构，所述动态膨胀机构包括设置在所述掌心端面和/或所述仿生手指上的至少一个凹槽、设置在各所述凹槽内的加热件、以及填充在各所述凹槽内的摩擦件，在所述摩擦件处于受热状态下，至少部分的所述摩擦件能够凸设在所述掌心端面的外侧。

14、在本发明的一较佳实施方式中，所述掌心端面和/或至少部分的所述仿生手指上设有触觉传感器，所述触觉传感器与所述加热件电连接，所述加热件基于所述触觉传感器所获取的摩擦力信号进行加热操作。

15、本发明的技术方案具有以下显著有益效果：

16、本发明所述气动式软体灵巧手使用时，利用设置在仿生手掌上的第一手掌气动执行器和第二手掌气动执行器相配合，能够带动仿生手掌进行多个角度的弯曲调节，从而增加了仿生手掌的调节灵活性，并且通过手指气动执行机构还能够调节各仿生手指的弯曲角度从而模仿手指的弯曲和伸展运动。本发明通过仿生手掌与各仿生手指进行配合能够实现手掌弯曲、拇指对立等手部动作，显著地提高了气动式软体灵巧手的调节维度和调节灵活性。

17、进一步地，沿仿生手掌的前端至仿生手掌的掌根方向，通过将所述仿生手掌的刚度逐渐增加设置，一方面提高了仿生手掌的掌根处的支撑强度，使得气动式软体灵巧手在抓握物体时能够提供更好地支撑，另一方面也提高了仿生手掌的前端的调节灵活性，从而使得气动式软体灵巧手在具有灵活调节能力的同时也兼具了良好的支撑性，具有更好地抓握效果。

技术特征：

1.一种气动式软体灵巧手，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述仿生手掌包括手掌主体，所述手掌主体的一侧端面形成掌心端面，所述手掌主体的另一侧端面设有所述手掌气动执行机构，沿所述手掌主体的前端至所述手掌主体的掌根方向，所述手掌主体的刚度逐渐增加设置。

3.如权利要求2所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述第一方向为所述仿生手掌的宽度方向，所述第二方向为所述仿生手掌的大鱼际肌的延伸方向。

4.如权利要求3所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述手掌气动执行机构包括手掌安装底座、设置在所述手掌安装底座上的手掌调节座、以及嵌设在所述手掌调节座上的所述第一手掌气动执行器和所述第二手掌气动执行器，所述手掌调节座通过所述手掌安装底座设置在所述手掌主体上。

5.如权利要求4所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述手掌安装底座由第一刚度材料成型，所述手掌调节座由第二刚度材料成型，所述第一刚度材料的刚度值大于所述第二刚度材料的刚度值。

6.如权利要求4所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述仿生手指包括手指主体，所述手指主体在背离所述掌心端面的一侧设有所述手指气动执行机构，所述手指气动执行机构包括至少一个手指安装底座、设置在各所述手指安装底座上的手指气动执行器，所述手指气动执行器通过所述手指安装底座嵌设在所述手指主体上。

7.如权利要求6所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述手指安装底座由第三刚度材料成型，所述手指气动执行器的主体由第四刚度材料成型，所述第三刚度材料的刚度值大于所述第四刚度材料的刚度值。

8.如权利要求6所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，多个所述仿生手指至少包括仿生大拇指、仿生食指、仿生中指、仿生无名指和仿生小拇指，所述仿生大拇指、所述仿生食指、所述仿生中指和所述仿生无名指上均设有两个间隔设置的所述手指气动执行器，所述仿生小拇指设有一个所述手指气动执行器。

9.如权利要求2所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述气动式软体灵巧手还包括动态膨胀机构，所述动态膨胀机构包括设置在所述掌心端面和/或所述仿生手指上的至少一个凹槽、设置在各所述凹槽内的加热件、以及填充在各所述凹槽内的摩擦件，在所述摩擦件处于受热状态下，至少部分的所述摩擦件能够凸设在所述掌心端面的外侧。

10.如权利要求9所述的气动式软体灵巧手，其特征在于，所述掌心端面和/或至少部分的所述仿生手指上设有触觉传感器，所述触觉传感器与所述加热件电连接，所述加热件基于所述触觉传感器所获取的摩擦力信号进行加热操作。

技术总结
本发明提供了一种气动式软体灵巧手，涉及机械手技术领域，包括仿生手掌，沿所述仿生手掌的前端至所述仿生手掌的掌根方向，所述仿生手掌的刚度逐渐增加设置；多根仿生手指，设置在所述仿生手掌上，各所述仿生手指上均设有手指气动执行机构；手掌气动执行机构，设置在所述仿生手掌上，所述手掌气动执行机构至少包括沿所述仿生手掌的第一方向设置的第一手掌气动执行器、以及沿所述仿生手掌的第二方向设置的第二手掌气动执行器。本发明通过仿生手掌与各仿生手指进行配合能够实现手掌弯曲、拇指对立等手部动作，显著地提高了气动式软体灵巧手的调节维度和调节灵活性，同时也兼具了良好的支撑性，具有更好地抓握效果。

技术研发人员：肖华平,刘羿伯,刘书海,郝天泽
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5