專(zhuān)利名稱(chēng)：氣動(dòng)柔性人工手指的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及人工手指，尤其涉及基于氣動(dòng)技術(shù)的柔性人工手指，適用于機(jī)器人多指靈巧手的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
機(jī)器人靈巧手的設(shè)計(jì)是機(jī)器人設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容，也是最關(guān)鍵的難點(diǎn)，機(jī)器人靈巧手的性能直接決定了機(jī)器人的性能。在本實(shí)用新型做出之前，傳統(tǒng)的靈巧手設(shè)計(jì)大都采用純機(jī)械結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)或者液壓驅(qū)動(dòng)，利用機(jī)械部件作為執(zhí)行端，其主要缺點(diǎn)是需要電機(jī)、傳動(dòng)裝置等輔助機(jī)構(gòu)，外形龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，柔順性能差，不能主動(dòng)適應(yīng)目標(biāo)的外形，容易對(duì)抓取目標(biāo)造成損傷，影響實(shí)施效果。
也有人提出氣動(dòng)柔性關(guān)節(jié)，如申請(qǐng)?zhí)枮?00410017444.2的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利提供了一種氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)，由橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的螺旋金屬絲和端蓋組成，在其中一個(gè)端蓋上開(kāi)設(shè)有與大氣相通的通孔，在橡膠管的一側(cè)管壁中還安裝有約束鋼絲，約束鋼絲和螺旋金屬絲的每一匝纏繞。但是一個(gè)單一的關(guān)節(jié)只具有一個(gè)自由度且手指的轉(zhuǎn)動(dòng)還需要依靠其他的機(jī)構(gòu)，工作范圍狹窄，只能完成簡(jiǎn)單的動(dòng)作、抓取較小的目標(biāo)物，而無(wú)法完成更加復(fù)雜的動(dòng)作。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中氣動(dòng)人工手指自由度少、工作范圍狹窄、只能完成簡(jiǎn)單動(dòng)作的不足，本實(shí)用新型提供一種多自由度、工作范圍廣、能完成更加復(fù)雜動(dòng)作的氣動(dòng)柔性人工手指。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是氣動(dòng)柔性人工手指，包括剛體、粗橡膠管和安裝在所述粗橡膠管的一側(cè)管壁中的約束鋼絲，所述的粗橡膠管兩端分別與所述的剛體密封連接，其特征在于所述的粗橡膠管及剛體有多個(gè)，所述的粗橡膠管與剛體依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管中的約束鋼絲位于同一側(cè)，每個(gè)粗橡膠管與剛體所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室；末端的剛體通過(guò)細(xì)橡膠管與一端蓋連接，所述末端的剛體端面上安裝有第一接頭，所述的端蓋的端面上安裝有第二接頭，所述的細(xì)橡膠管兩端分別與第一接頭和第二接頭密封連接，細(xì)橡膠管與第一、第二接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔；所述的工作腔室分別與一通氣管相通，所述的通氣管依次穿過(guò)所述的端蓋及各個(gè)剛體而與各自的工作腔室相連；所述的第二工作腔與一通氣管相通，所述的通氣管依次穿過(guò)所述的端蓋及第二接頭而與各自的第二工作腔相連。
進(jìn)一步，所述的細(xì)橡膠管有三個(gè)且均勻分布，各個(gè)細(xì)橡膠管兩端分別與各自的第一、第二接頭密封連接。
再進(jìn)一步，所述粗橡膠管的管壁中還嵌套有螺旋金屬絲，所述的約束鋼絲與所述螺旋金屬絲的每一匝纏繞；所述的細(xì)橡膠管的管壁中嵌套有螺旋金屬絲。
更進(jìn)一步，所述的粗橡膠管有兩個(gè)。
本實(shí)用新型所述的氣動(dòng)柔性人工手指的有益效果主要表現(xiàn)在可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)出多自由度的且可轉(zhuǎn)動(dòng)的氣動(dòng)人工手指，由于具有多個(gè)自由度且可轉(zhuǎn)動(dòng)，可以完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，基于氣動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)，采用橡膠管作為執(zhí)行件，柔順性能高，對(duì)目標(biāo)物的適應(yīng)能力更強(qiáng)。
(四)


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例一參照?qǐng)D1，本實(shí)施例為五自由度氣動(dòng)柔性人工手指，具有三個(gè)剛體1、兩個(gè)粗橡膠管2和一個(gè)端蓋3，粗橡膠管2和剛體1依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管2的兩端通過(guò)強(qiáng)力膠與剛體1密封連接。粗橡膠管2的一側(cè)管壁中設(shè)有約束鋼絲4，且每個(gè)粗橡膠管2中的約束鋼絲4都位于同一側(cè)，約束鋼絲4可通過(guò)螺釘固定在剛體1上。每個(gè)粗橡膠管2與剛體1所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室5。末端的剛體其端面上均勻安裝有三個(gè)第一接頭6(圖中只畫(huà)出一個(gè))，端蓋3的端面上均勻安裝有三個(gè)第二接頭7(圖中只畫(huà)出一個(gè))，三個(gè)細(xì)橡膠管8(圖中只畫(huà)出一個(gè))的兩端分別與各自的第一、第二接頭通過(guò)強(qiáng)力膠密封連接。細(xì)橡膠管8與第一、第二接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔9。
每個(gè)工作腔室5都有一根通氣管10與其相通，每個(gè)第二工作腔9也有一根通氣管10與其相通，通氣管10是這樣設(shè)置的通往工作腔室的通氣管從端蓋3開(kāi)始依次穿過(guò)各個(gè)剛體到達(dá)各自的工作腔室5，通往第二工作腔9的通氣管依次穿過(guò)端蓋3及第二接頭7而與各自的第二工作腔9相連。因此，端蓋3上開(kāi)設(shè)有五個(gè)孔供通氣管10通過(guò)，從末端的剛體開(kāi)始起，各個(gè)剛體上依次需要開(kāi)設(shè)兩個(gè)、一個(gè)孔供通氣管10通過(guò)，另一端部的剛體不需要開(kāi)設(shè)孔。
本實(shí)用新型的工作原理是通過(guò)通氣管10把壓縮氣體通入各個(gè)工作腔室5及第二工作腔9中，橡膠管的彈性管壁就要軸向伸長(zhǎng)。只要通入第二工作腔9的氣體的壓力不同，就可使得三個(gè)細(xì)橡膠管8的伸長(zhǎng)幅度產(chǎn)生差異，就可實(shí)現(xiàn)手指的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于約束鋼絲4的作用，粗橡膠管管壁的具有約束鋼絲4一側(cè)伸長(zhǎng)的速度和幅度均小于未設(shè)置約束鋼絲4的一側(cè)，其結(jié)果是整個(gè)粗橡膠管2向具有約束鋼絲4的一側(cè)彎曲，控制通入各個(gè)工作腔室5的氣體壓力，就可以使得手指產(chǎn)生不同程度的運(yùn)動(dòng)彎曲。釋放工作腔室5及第二工作腔9內(nèi)的高壓氣體，由于橡膠的回復(fù)彈性，整個(gè)手指恢復(fù)原始狀態(tài)。
實(shí)施例二參照?qǐng)D1，粗橡膠管2的管壁中還嵌套有螺旋金屬絲11，所述的約束鋼絲4與所述螺旋金屬絲11的每一匝纏繞。所述的細(xì)橡膠管的管壁中嵌套有螺旋金屬絲。當(dāng)向工作腔室5中通入壓縮氣體時(shí)，螺旋金屬絲11可以限制粗橡膠管管壁的徑向膨脹，避免手指的徑向變形。所述的細(xì)橡膠管8的管壁中也嵌套有螺旋金屬絲11，使得細(xì)橡膠管8具有一定的剛性，避免因?yàn)榧?xì)橡膠管8過(guò)于柔軟而難于控制。
實(shí)施例三本實(shí)施例為四自由度氣動(dòng)柔性人工手指，具有兩個(gè)剛體、一個(gè)粗橡膠管和一個(gè)端蓋，粗橡膠管和剛體依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管的兩端通過(guò)強(qiáng)力膠與剛體密封連接。粗橡膠管的一側(cè)管壁中設(shè)有約束鋼絲，且每個(gè)粗橡膠管中的約束鋼絲都位于同一側(cè)，約束鋼絲可通過(guò)螺釘固定在剛體上。每個(gè)粗橡膠管與剛體所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室。其中一端的剛體其端面上均勻安裝有三個(gè)第一接頭，端蓋的端面上均勻安裝有三個(gè)第二接頭，三個(gè)細(xì)橡膠管的兩端分別與各自的第一、第二接頭通過(guò)強(qiáng)力膠密封連接。細(xì)橡膠管與第一、第二接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔。
每個(gè)工作腔室都有一根通氣管與其相通，每個(gè)第二工作腔也有一根通氣管與其相通，通氣管是這樣設(shè)置的通往工作腔室的通氣管依次穿過(guò)端蓋和剛體到達(dá)工作腔室，通往第二工作腔的通氣管依次穿過(guò)端蓋及第二接頭而與各自的第二工作腔相連。因此，端蓋上開(kāi)設(shè)有四個(gè)孔供通氣管通過(guò)，與端蓋相鄰的剛體需要開(kāi)設(shè)一個(gè)孔供通氣管通過(guò)，另一個(gè)剛體不需要開(kāi)設(shè)孔。
實(shí)施例四本實(shí)施例為六自由度氣動(dòng)柔性人工手指，具有四個(gè)剛體、三個(gè)粗橡膠管和一個(gè)端蓋，粗橡膠管和剛體依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管的兩端通過(guò)強(qiáng)力膠與剛體密封連接。粗橡膠管的一側(cè)管壁中設(shè)有約束鋼絲，且每個(gè)粗橡膠管中的約束鋼絲都位于同一側(cè)，在粗橡膠管的管壁中還嵌套有螺旋金屬絲，所述的約束鋼絲與所述螺旋金屬絲的每一匝纏繞。約束鋼絲可通過(guò)螺釘固定在剛體上。每個(gè)粗橡膠管與剛體所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室。末端的剛體其端面上均勻安裝有三個(gè)第一接頭，端蓋的端面上均勻安裝有三個(gè)第二接頭，三個(gè)細(xì)橡膠管的兩端分別與各自的第一、第二接頭通過(guò)強(qiáng)力膠密封連接。細(xì)橡膠管與第一、第二接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔。
每個(gè)工作腔室都有一根通氣管與其相通，每個(gè)第二工作腔也有一根通氣管與其相通，通氣管是這樣設(shè)置的通往工作腔室的通氣管從端蓋開(kāi)始依次穿過(guò)各個(gè)剛體到達(dá)各自的工作腔室，通往第二工作腔的通氣管依次穿過(guò)端蓋及第二接頭而與各自的第二工作腔相連。因此，端蓋上開(kāi)設(shè)有六個(gè)孔供通氣管通過(guò)，從末端的剛體開(kāi)始起，各個(gè)剛體上依次需要開(kāi)設(shè)三個(gè)、兩個(gè)、一個(gè)孔供通氣管通過(guò)，另一端部的剛體不需要開(kāi)設(shè)孔。
權(quán)利要求1.氣動(dòng)柔性人工手指，包括剛體、粗橡膠管和安裝在所述粗橡膠管的一側(cè)管壁中的約束鋼絲，所述的粗橡膠管兩端分別與所述的剛體密封連接，其特征在于所述的粗橡膠管及剛體有多個(gè)，所述的粗橡膠管與剛體依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管中的約束鋼絲位于同一側(cè)，每個(gè)粗橡膠管與剛體所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室；末端的剛體通過(guò)多個(gè)細(xì)橡膠管與一端蓋連接，所述末端的剛體端面上安裝有第一接頭，所述的端蓋的端面上安裝有第二接頭，所述的細(xì)橡膠管兩端分別與第一接頭和第二接頭密封連接，細(xì)橡膠管與第一、第二接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔；所述的工作腔室分別與一通氣管相通，所述的通氣管依次穿過(guò)所述的端蓋及各個(gè)剛體而與各自的工作腔室相連；所述的第二工作腔與一通氣管相通，所述的通氣管依次穿過(guò)所述的端蓋及第二接頭而與各自的第二工作腔相連。
2.如權(quán)利要求1所述的氣動(dòng)柔性人工手指，其特征在于所述的細(xì)橡膠管有三個(gè)且均勻分布，各個(gè)細(xì)橡膠管兩端分別與各自的第一、第二接頭密封連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的氣動(dòng)柔性人工手指，其特征在于所述粗橡膠管的管壁中還嵌套有螺旋金屬絲，所述的約束鋼絲與所述螺旋金屬絲的每一匝纏繞；所述的細(xì)橡膠管的管壁中嵌套有螺旋金屬絲。
4.如權(quán)利要求3所述的氣動(dòng)柔性人工手指，其特征在于所述的粗橡膠管有兩個(gè)。
專(zhuān)利摘要氣動(dòng)柔性人工手指，包括剛體、粗橡膠管和安裝在粗橡膠管的一側(cè)管壁中的約束鋼絲，多個(gè)粗橡膠管與剛體依次交錯(cuò)排列，粗橡膠管兩端分別與剛體密封連接，每個(gè)粗橡膠管與剛體所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成工作腔室；末端的剛體通過(guò)細(xì)橡膠管與一端蓋連接，末端的剛體及端蓋的端面上安裝有接頭，細(xì)橡膠管兩端分別與接頭密封連接，細(xì)橡膠管與接頭所構(gòu)成的密封空間構(gòu)成第二工作腔；所述的工作腔室和第二工作腔分別與通氣管相通。本實(shí)用新型可以完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，基于氣動(dòng)技術(shù)設(shè)計(jì)，采用橡膠管作為執(zhí)行件，柔順性能高，對(duì)目標(biāo)物的適應(yīng)能力更強(qiáng)。
文檔編號(hào)B25J15/12GK2774719SQ20052010074
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月2日
發(fā)明者張立彬, 楊慶華, 鮑官軍, 阮健 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)