可以使執(zhí)行主體I朝多個方向進(jìn)行彎曲，手狀本體能進(jìn)行更多的動作，大大提高可操作性。
[0034]所述的彈性空腔形狀為弓形并包括弧形側(cè)壁和矩形側(cè)壁，所述的第二固定件設(shè)置于矩形側(cè)壁上，所述的彈性空腔的側(cè)壁由一弧形側(cè)壁和若干矩形側(cè)壁組成，所述的矩形側(cè)壁兩側(cè)邊緣均設(shè)有第二固定件，在彈性空腔內(nèi)壓力發(fā)生變化時，由于第二固定件將彈性空腔一側(cè)限制軸向膨脹，所以彈性空腔會發(fā)生彎曲或者由彎曲逐漸伸直，將限制軸向膨脹的一側(cè)設(shè)置為若干矩形或者波浪形，能穩(wěn)定彎曲且不容易有褶皺等，弧形側(cè)壁能容納較多氣體或液體，且折角較小，受力更加均勻，該彈性空腔可由硅橡膠在兩種模具中經(jīng)過兩次硫化作用形成，該腔體內(nèi)使用不可伸長的纖維繞線交叉纏繞形成第一固定件，并在腔體的平面?zhèn)惹度氩ＡЮw維紙形成第二固定件，則該腔體在沖入氣體時會向平面?zhèn)葟澢?，且腔體內(nèi)氣壓越大，該腔體的彎曲角度越大。
[0035]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，還提供一種柔性機(jī)器手的控制方法，包括:
[0036]a、控制器接收彎曲角度X命令并識別執(zhí)行主體I原彎曲角度Y;
[0037]b、控制器對比彎曲角度X和原彎曲角度Y并控制驅(qū)動組件3改變彈性空腔壓力；
[0038]C、控制器實(shí)時接收慣性傳感器發(fā)出的位置信號、彎曲傳感器發(fā)出的彎曲角度信號以及氣壓傳感器發(fā)出的氣壓信號；
[0039]d、控制器根據(jù)傳感器信號變化值判斷執(zhí)行主體I的彎曲角度并實(shí)現(xiàn)執(zhí)行主體I的彎曲角度為X。
[0040]所述的步驟d具體包括以下步驟:
[0041 ] dl、控制器根據(jù)實(shí)時位置信號、曲角度信號、氣壓信號分別得到實(shí)時彎曲角度Zl、Z2、Z3;
[0042](12、控制器判斷實(shí)時彎曲角度21、22、23，
[0043]當(dāng)Zl、Z2、Z3均按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，控制器判斷實(shí)時彎曲角度Zl為實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度，
[0044]當(dāng)Zl、Ζ2、Ζ3未按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，控制器取Ζ2和Ζ3的計算值為實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度；
[0045]d2、控制器根據(jù)實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度控制彈性空腔壓力使執(zhí)行主體I的彎曲角度為X。
[0046]本發(fā)明的一種柔性機(jī)器手的控制方法，通過氣壓傳感器可以實(shí)時準(zhǔn)確反饋彈性空腔內(nèi)壓力，所述的慣性傳感器可以實(shí)時反饋?zhàn)陨砦恢?，通過各個慣性傳感器自身位置能準(zhǔn)確反應(yīng)彈性空腔的空間位置，彎曲傳感器能準(zhǔn)確的反饋彈性空腔側(cè)壁的彎曲程度，控制器實(shí)時接收氣壓傳感器、慣性傳感器、彎曲傳感器信號并比較三者之間的變化值判斷執(zhí)行主體I的實(shí)時彎曲角度，減少各種因素對自身判斷的干擾，且避免了自身形變的干擾，能準(zhǔn)確檢測并準(zhǔn)確控制，慣性傳感器具有精度高的特點(diǎn)，但是當(dāng)設(shè)置執(zhí)行主體I的部件運(yùn)動時，放于執(zhí)行主體I的慣性傳感器無法識別是執(zhí)行主體I的運(yùn)動還是其余部件的運(yùn)動，這樣會使得控制失效，彎曲傳感器具有的優(yōu)點(diǎn)是控制簡單靈活，但是其控制的角度范圍小，在角度變大時，誤差變大，氣壓傳感器的優(yōu)點(diǎn)在于連接于氣體支路上，對執(zhí)行主體I的運(yùn)動無任何影響，但是其需要建立系統(tǒng)的模型，及彎曲角度與氣壓力之間的映射關(guān)系。在角度較小時，外部輸入較小的氣流就會產(chǎn)生很大的影響，本發(fā)明采用上述三中傳感器并控制，當(dāng)Z1、Z2、Z3均按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，即沒有其他部件運(yùn)動干擾，由于慣性傳感器精度最高，信任慣性傳感器的，當(dāng)Zl、Ζ2、Ζ3未按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，即慣性傳感器的角度變化但是此時氣壓和彎曲為未按照相同的幅度變化，這時候由于其他部件干擾影響了慣性傳感器的反饋值，采用Z2和Z3的計算值為實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度，所述的步驟d2中控制器取Z2和23的計算值為實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度是指:控制器將Z2和Z3分別乘以不同的權(quán)重并相加得到實(shí)時執(zhí)行主體I彎曲角度，所述的權(quán)重通過氣壓傳感器、彎曲傳感器與執(zhí)行主體I實(shí)際彎曲角度模型計算得到，具體可以通過以下步驟實(shí)現(xiàn)，氣壓和彎曲傳感器在角度檢測上是一定程度互補(bǔ)的(大角度，氣壓傳感器好;小角度，彎曲傳感器好)，因此設(shè)計一個互補(bǔ)濾波器進(jìn)行兩者之間的角度融合，在不同的角度下，對氣壓與彎曲的信任度不同(即他們占得比例不同)，即在原始數(shù)據(jù)中采用了最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，大大提升了執(zhí)行主體I運(yùn)行精確性。
[0047]所述的執(zhí)行主體I外表面設(shè)有檢測執(zhí)行主體I所受外界壓力的外壓力傳感器，當(dāng)外壓力傳感器信號大于一定閾值與/或內(nèi)壓力傳感器信號大于一定閾值，減小各彈性空腔壓力并停止驅(qū)動組件3運(yùn)動，通過設(shè)定一定閾值來限制腔內(nèi)壓力，即不影響多個執(zhí)行主體I直接的獨(dú)立驅(qū)動，也可保護(hù)彈性空腔，保證了使用壽命。
[0048]所述的執(zhí)行主體I原彎曲角度Y通過控制器上一次記錄的執(zhí)行主體I彎曲角度得到或通過彎曲傳感器實(shí)時檢測得到，通過原始數(shù)據(jù)記憶得到執(zhí)行主體I彎曲角度，可以大大加快檢測速度，且有一定的準(zhǔn)確性，通過實(shí)時檢測得到執(zhí)行主體I彎曲角度精度更高，且兩者相互對比配合使用，使控制方法更加靈活，使執(zhí)行主體I運(yùn)行更加順暢。
[0049]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性機(jī)器手，其特征在于，包括: 手狀本體，所述的手狀本體手指處包括若干執(zhí)行主體，所述的執(zhí)行主體包括彈性空腔，所述的彈性空腔設(shè)有限制彈性空腔徑向膨脹的第一固定件以及限制彈性空腔一側(cè)軸向膨脹的第二固定件； 驅(qū)動組件，所述的驅(qū)動組件與彈性空腔連接并控制彈性空腔內(nèi)壓力； 控制組件，所述的控制組件包括控制驅(qū)動組件的控制器、沿彈性空腔軸向設(shè)置的彎曲傳感器、沿彈性空腔軸向間隔設(shè)置的慣性傳感器，一端位于彈性空腔內(nèi)的內(nèi)壓力傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)器手，其特征在于，所述的執(zhí)行主體包括兩個相對設(shè)置的彈性空腔，所述的第二固定件設(shè)置于兩個彈性空腔之間。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)器手，其特征在于，所述的執(zhí)行主體包括若干沿執(zhí)行主體周向排布的彈性空腔。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)器手，其特征在于，所述的彈性空腔橫截面形狀為扇形并包括弧形側(cè)壁和矩形側(cè)壁，所述的第二固定件設(shè)置于矩形側(cè)壁上。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性機(jī)器手，其特征在于，所述的驅(qū)動組件包括驅(qū)動彈性空腔內(nèi)流體的栗體。6.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的柔性機(jī)器手的控制方法，其特征在于，包括: a、控制器接收各執(zhí)行主體的彎曲角度X命令或并分別識別各執(zhí)行主體原彎曲角度Y； b、控制器對比彎曲角度X和原彎曲角度Y并控制驅(qū)動組件改變各彈性空腔壓力； C、控制器實(shí)時接收各執(zhí)行主體的慣性傳感器發(fā)出的位置信號、彎曲傳感器發(fā)出的彎曲角度信號以及內(nèi)壓力傳感器發(fā)出的壓力信號； d、控制器根據(jù)傳感器信號變化值判斷各執(zhí)行主體的彎曲角度并實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行主體的彎曲角度為X。7.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性機(jī)器手的控制方法，其特征在于，所述的步驟d具體包括以下步驟: dl、控制器根據(jù)實(shí)時位置信號、曲角度信號、壓力信號分別得到實(shí)時彎曲角度Z1、Z2、Z3； d2、控制器判斷實(shí)時彎曲角度Z1、Z2、Z3， 當(dāng)Zl、Z2、Z3均按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，控制器判斷實(shí)時彎曲角度Zl為實(shí)時執(zhí)行主體彎曲角度， 當(dāng)Zl、Ζ2、Ζ3未按一定偏差η內(nèi)的幅度變化時，控制器取Ζ2和Ζ3的計算值為實(shí)時執(zhí)行主體彎曲角度； d2、控制器根據(jù)實(shí)時執(zhí)行主體彎曲角度控制彈性空腔壓力使執(zhí)行主體的彎曲角度為X。8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性機(jī)器手的控制方法，其特征在于，所述的步驟d2中控制器取Z2和Z3的計算值為實(shí)時執(zhí)行主體彎曲角度是指:控制器將Z2和Z3分別乘以不同的權(quán)重并相加得到實(shí)時執(zhí)行主體彎曲角度，所述的權(quán)重通過內(nèi)壓力傳感器、彎曲傳感器與執(zhí)行主體實(shí)際彎曲角度模型計算得到。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性機(jī)器手的控制方法，其特征在于，所述的執(zhí)行主體外表面設(shè)有檢測執(zhí)行主體所受外界壓力的外壓力傳感器，當(dāng)外壓力傳感器信號大于一定閾值與/或內(nèi)壓力傳感器信號大于一定閾值，減小各彈性空腔壓力并停止驅(qū)動組件運(yùn)動。10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性機(jī)器手的控制方法，其特征在于，所述的執(zhí)行主體原彎曲角度Y通過控制器上一次記錄的執(zhí)行主體彎曲角度得到或通過彎曲傳感器實(shí)時檢測得到。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性機(jī)器手及其控制方法，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡單，能改變結(jié)構(gòu)以適應(yīng)多種環(huán)境的柔性機(jī)器手及其控制方法，其技術(shù)方案要點(diǎn)是包括：手狀本體、驅(qū)動組件、控制組件，在手狀本體內(nèi)彈性空腔壓力發(fā)生變化時，所以彈性空腔會發(fā)生彎曲或者由彎曲逐漸伸直，且由于彈性空腔可以發(fā)生形變，在執(zhí)行主體抵觸接觸物時，執(zhí)行主體能自身發(fā)生形變以適應(yīng)接觸物，并設(shè)置控制彈性空腔內(nèi)壓力的驅(qū)動組件，實(shí)現(xiàn)對彈性空腔內(nèi)壓力的增大或減小，并通過控制組件精準(zhǔn)檢測控制。
【IPC分類】B25J13/08, B25J15/12
【公開號】CN105598995
【申請?zhí)枴緾N201610152659
【發(fā)明人】陳鵬展, 張武衛(wèi), 張景龍, 茹巖, 張欣, 楊希
【申請人】華東交通大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年3月17日