一种新型绳驱动软体手指及其使用方法与流程

本发明涉及软体机器人领域，尤其涉及一种新型绳驱动软体手指及其使用方法。

背景技术：

在软体机器人领域，为了防止驱动介质泄漏所导致的驱动失效，传统的气动软体手指必须具备很高的密封性，这使得其制备工艺较为复杂。并且，以该类型手指制成的软体手不能用于表面尖锐物体的抓取操作，从而使得传统软体手指的应用范围受到限制。此外传统气动软体手指只能实现单向弯曲运动，其复位运动依靠的是手指材料自身的弹性，这使得以该类型手指制成的软体手在同等条件下所能够抓取物的体的尺寸受到限制。

因此，需要一种新型软体手指来解决以上问题。为此，本发明提出了一种新型绳驱动软体手指及其使用方法。

技术实现要素：

本发明提出的一种新型绳驱动软体手指及其使用方法，其目的在于解决现有技术中软体手指密封性要求所带来的制备工艺难度高、手指不能用于尖锐物体抓取以及手指不能双向主动弯曲的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：本发明的第一方面，一种新型绳驱动软体手指，包括包覆层、骨架、和驱动绳索。所述骨架由若干个骨架模块通过连接轴1依次串联组成，所述骨架模块由连接体和两块连接板1通过连接轴1连接而成，所述连接轴1与两块连接板1之间采用过盈配合、与连接体之间采用间隙配合，所述连接板1可相对连接体转动，所述连接体由两块相互平行的连接体板以及分别位于两端的两个套筒组成，所述连接体内还横向安装有绳索限位体，所述绳索限位体由两块相互平行的连接板2通过连接轴2组装而成，所述连接板2与连接轴2之间采用过盈配合，并且两块连接板之间留有间隙供所述驱动绳索穿插通过，所述骨架上通过螺钉、螺母安装有基座，所述软体手指上还安装有驱动绳索，所述驱动绳索共有两根并分别穿过所述骨架两侧各绳索限位体与所述套筒形成的绳索通道，最终分别与所述骨架末端的绳索限位体两侧的连接轴2相连接，除骨架末端绳索限位体上的两个连接轴2之外，其余各限位体上连接轴的作用还在于与所述套筒一起限制其所在一侧驱动绳索的位置，所述两根驱动绳索的另一端分别由所述基座上的两个绳孔引出，所述包覆层包覆在所述骨架上。

根据本发明的第一方面，所述骨架为具有多自由度的串联结构，其自由度数取决于所串联的连接体以及连接板1的个数。

根据本发明的第一方面，所述包覆层为具有弹性的材料制成。

根据本发明的第一方面，优选的，所述软体手指中间段为波浪形状，手指绳索限位体处包覆层向外凸出，两绳索限位体之间的包覆层向内凹陷，凸出与凹陷之间圆滑过渡。

根据本发明的第一方面，优选的，所述包覆层厚度由指尖向所述基座逐渐增大。

根据本发明的第二方面，一种新型绳驱动软体手指的使用方法，使用时将所述基座固定在某一平面上，通过对所述两根驱动绳索的牵引与释放相配合实现所述软体手指的弯曲/复位及反向弯曲/复位的驱动，当其中一根绳索在牵引力的作用下使其位于所述骨架内的长度减短时另一根驱动绳索位于所述包覆层内的长度将会伸长。

本发明至少具有以下有益效果：

1.通过采用驱动绳索替代传统软体手指的气动驱动方案，本发明对软体手指无任何密封性要求，因此使得软体手的制备工艺难度更低；

2.通过采用驱动绳索替代传统软体手指的气动驱动方案，所制造的手指可以实现对尖锐物体的抓取，因而使得软体手指的应用范围得到扩展；

3.通过对两根驱动绳索的配合控制，本发明所提出的软体手指可以实现双向弯曲运动，而传统气动软体手指只能实现单向运动，这使得相同尺寸条件下由本发明所提出的软体手指组成的软体手能够抓取更大尺寸的物体。

附图说明

图1为本发明实施例一种新型绳驱动软体手指的主视图与左视图。

图2为本发明实施例一种新型绳驱动软体手指连接体的三视图。

图3为本发明实施例一种新型绳驱动软体手指骨架模块的三视图。

图4为本发明实施例一种新型绳驱动软体手指骨架的轴测图。

图5为本发明实施例一种新型绳驱动软体手指的使用方法示意图。

图中标号：1-1包覆层；1-2骨架；1-3驱动绳索；2-1套筒；2-2连接板2；2-3连接轴2；2-4连接体板；3-1连接体；3-2连接轴1；3-3连接板1；4-1骨架模块；4-2绳孔；4-3螺钉螺母；4-4基座。

具体实施方式

本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

参照附图1-4，本发明的一个实施例，提供了一种新型绳驱动软体手指的具体实施方案，包括（1-1）包覆层、（1-2）骨架、和（1-3）驱动绳索。所述骨架由若干个骨架模块（4-1）通过（3-2）连接轴1依次串联组成，所述骨架模块由连接体（3-1）和两块连接板1（3-3）通过（3-2）连接轴1连接而成，所述连接轴1与两块连接板1之间采用过盈配合、与连接体之间采用间隙配合，所述连接板1可相对连接体转动，所述（3-1）连接体由两块相互平行的连接体板（2-4）以及分别位于两端的两个套筒（2-1）组成，所述连接体内还横向安装有绳索限位体，所述绳索限位体由两块相互平行的（2-2）连接板2通过（2-3）连接轴2组装而成，所述连接板2与连接轴2之间采用过盈配合，并且两块连接板之间留有间隙供所述驱动绳索穿插通过，所述骨架（1-2）上通过（4-3）螺钉螺母安装有基座（4-4），所述软体手指上还安装有驱动绳索（1-3），所述驱动绳索共有两根并分别穿过所述骨架两侧各绳索限位体与（2-1）套筒形成的绳索通道，最终分别与所述骨架末端绳索限位体两侧的连接轴2相连接，除骨架末端的绳索限位体上的两个连接轴2之外，其余各限位体上的连接轴的作用在于与套筒（2-1）一起限制其所在一侧驱动绳索的位置，所述两根驱动绳索的另一端分别由位于所述基座上的两个绳孔（4-2）引出，所述包覆层（1-1）包覆在所述骨架上。

工作原理：参照附图5，在该实施例中，通过对所述绳孔（4-2）中穿出的两个驱动绳索的牵引与释放实现软体手指的正/反方向弯曲及复位运动控制。对于具有多个冗余自由度的骨架，其弹性包覆层起到保持骨架初始状态作用，并且包覆层的厚度由指尖到基座逐渐增大，因此包覆层对骨架初始状态的保持力由指尖到基座也逐渐增加。在手指的弯曲运动控制过程中，牵引两根驱动绳索中的某一根而使另外一根处于放松状态，此时在驱动绳索传递的牵引力作用下根据“最小阻力定律”，靠近指尖段的手指部分将首先产生弯曲，并且其弯曲方向指向被牵引绳索所在一侧，随着牵引力的增大远离指尖的手指部分也将逐渐产生弯曲，进而实现软体手指向某个确定方向的弯曲运动的控制。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。