本發(fā)明涉及仿生機(jī)械，尤其涉及一種水下仿人靈巧手。

背景技術(shù)：

1、在水下環(huán)境中，常使用水下機(jī)器人完成水下作業(yè)，水下機(jī)器人具有一個(gè)機(jī)械臂，機(jī)械臂末端裝有末端執(zhí)行器，機(jī)械臂負(fù)責(zé)末端執(zhí)行器在水下運(yùn)動(dòng)，保證末端執(zhí)行器到達(dá)目標(biāo)位置。

2、末端執(zhí)行器負(fù)責(zé)完成具體的水下工作，水下工作多種多樣，末端執(zhí)行器會(huì)因?yàn)樗氯蝿?wù)的不同而不同，例如焊接、鉆孔、清洗、檢修、物體抓取、生物采樣等，按照制造材料可以分為剛性和柔性兩種，剛性的水下抓取器是當(dāng)前水下機(jī)器人領(lǐng)域使用最廣泛的主流末端執(zhí)行器，而對(duì)于剛性的水下抓取器，其僅能通過單自由度的剛性鉗夾類的抓取器做出開合運(yùn)動(dòng)，完成對(duì)物體的抓取，這導(dǎo)致了這類剛性的水下抓取器難以對(duì)物體實(shí)現(xiàn)無損抓握，難以完成易碎物品的打撈和水生物無損采樣的工作，同時(shí)由于夾鉗結(jié)構(gòu)簡單，硬度大，因此針對(duì)異形物或不規(guī)則物體，難以根據(jù)物體的形狀完成穩(wěn)定抓取；而柔性的水下抓取器目前使用較少，由于在設(shè)計(jì)過程中，需要考慮軟體材料變形能力和驅(qū)動(dòng)力之間的平衡，軟體材料過多厚度過大，會(huì)導(dǎo)致抓取器變形能力不足，抓取力不夠，無法完成抓握動(dòng)作，而驅(qū)動(dòng)壓力過大軟體材料在壓力作用下會(huì)破裂，因此如何權(quán)衡抓取器的抓握力和軟體手指變形能力一直是一個(gè)問題，最后由于柔性材料自身的連續(xù)性，這就導(dǎo)致柔性抓取器的每根手指都具有無限多個(gè)自由度，導(dǎo)致無法緊缺控制抓取器。

3、對(duì)于現(xiàn)有的水下水下仿人靈巧手，有分為剛性和柔性關(guān)節(jié)兩種各有缺點(diǎn)，目前水下水下仿人靈巧手的驅(qū)動(dòng)力來源通常來自電機(jī)，但電機(jī)的密封、抗壓能力、傳動(dòng)力并不適合水下環(huán)境，現(xiàn)有通過將電機(jī)密封在抗壓腔體內(nèi)，充入壓力油進(jìn)行保壓，在電機(jī)的輸出軸做動(dòng)密封，使用齒輪或其他傳動(dòng)零件傳遞動(dòng)力，還有利用防水電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，但這些方案不能適用于深水區(qū)域，無法抵抗較大的水壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有水下仿生人靈巧手的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)無法適應(yīng)深水環(huán)境的問題，本發(fā)明提出一種水下仿人靈巧手。

2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提出水下仿人靈巧手包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一安裝板、滑塊、滑桿和第二安裝板，所述第一安裝板位于所述第二安裝板頂部，所述滑塊設(shè)置于所述第一安裝板內(nèi)，所述滑塊上設(shè)置有通孔，所述滑桿穿過所述通孔且兩端分別與所述第一安裝板和所述第二安裝板固定連接；

4、所述滑塊頂部和底部兩側(cè)設(shè)置有多個(gè)驅(qū)動(dòng)軟體，所述驅(qū)動(dòng)軟體兩端設(shè)置有第一端蓋，頂部的所述驅(qū)動(dòng)軟體一端通過所述第一端蓋與所述滑塊連接，另一端通過所述第一端蓋與所述第一安裝板連接，底部的所述驅(qū)動(dòng)軟體一端通過第一端蓋與所述滑塊連接，另一端通過所述第一端蓋與所述第二安裝板連接，所述驅(qū)動(dòng)軟體上設(shè)置有液壓接頭；

5、所述滑塊內(nèi)設(shè)置有多個(gè)鎖緊孔，每個(gè)所述鎖緊孔內(nèi)設(shè)置有一個(gè)彈簧電磁鐵，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還包括肌腱繩組，多個(gè)所述肌腱繩組一端與所述第一安裝板連接，另一端依次穿過滑塊的鎖緊孔和第二安裝板。

6、進(jìn)一步地，所述滑塊上還設(shè)置有繼電器模組，所述繼電器模組包括水密接頭和繼電器控制板，所述繼電器控制板與每個(gè)所述彈簧電磁鐵連接。

7、進(jìn)一步地，所述第一安裝板上還設(shè)置有第一張緊機(jī)構(gòu)和第二張緊機(jī)構(gòu)，所述第一張緊機(jī)構(gòu)包括第一張緊輪和設(shè)置于所述第一張緊輪兩側(cè)的第一張緊彈簧，所述第二張緊機(jī)構(gòu)包括第二張緊輪和設(shè)置于所述第二張緊輪兩側(cè)的第二張緊彈簧，所述第一張緊輪設(shè)置于所述第二安裝板上并靠近中心，多個(gè)所述第二張緊輪設(shè)置于所述第二安裝板的四周，所述第一張緊輪和所述第二張緊輪通過固定板設(shè)置于所述第二安裝板上。

8、進(jìn)一步地，還包括手腕組件，手腕組件包括第三安裝板和柔性驅(qū)動(dòng)單元，所述第三安裝板和所述第二安裝板之間設(shè)置有多個(gè)柔性驅(qū)動(dòng)單元，多個(gè)所述柔性驅(qū)動(dòng)單元頂部、底部分別與所述第三安裝板、第一安裝板固定連接。

9、進(jìn)一步地，所述柔性驅(qū)動(dòng)單元包括中空彈性體和變形限制纖維，所述變形限制纖維纏繞至所述彈性體的外側(cè)，所述彈性體頂部和底部分別設(shè)置有第二端蓋，所述彈性體底部、頂部通過所述第二端蓋分別與所述第一安裝板和第三安裝板固定連接，所述彈性體底部還設(shè)置有液壓接口。

10、進(jìn)一步地，所述手掌組件包括手掌安裝板、手背殼體和手掌殼體，所述手掌安裝板與所述第三安裝板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述手背殼體和手掌殼體分別固定于所述手掌安裝板的兩側(cè)。

11、進(jìn)一步地，還包括手指組件，所述手指組件包括第一指關(guān)節(jié)，所述第一指關(guān)節(jié)包括第一掌骨、第一近指骨、第一中指骨和第一遠(yuǎn)指骨，所述第一掌骨一側(cè)固定至所述手掌安裝板上，另一側(cè)通過掌指關(guān)節(jié)連接所述第一近指骨，所述第一中指骨一側(cè)通過柔性關(guān)節(jié)連接所述第一掌骨，另一側(cè)通過柔性關(guān)節(jié)連接所述第一中指骨，所述第一掌骨與第一近指骨、所述第一近指骨與所述第一中節(jié)指骨、所述第一中節(jié)指骨與第一遠(yuǎn)節(jié)指骨之間的同一側(cè)均連接有第一復(fù)位彈簧。

12、進(jìn)一步地，所述手指組件還包括第二指關(guān)節(jié)，所述第二指關(guān)節(jié)包括第一角骨、第二掌骨、第二近指骨和第二遠(yuǎn)指骨，所述第一角骨一側(cè)固定至所述手掌安裝板上，另一側(cè)通過掌指關(guān)節(jié)與所述第二掌骨連接，所述第二近指骨一側(cè)通過柔性關(guān)節(jié)連接第二所述遠(yuǎn)指骨，另一側(cè)通過柔性關(guān)節(jié)連接第二掌骨，所述第二近指關(guān)節(jié)與所述第二遠(yuǎn)指關(guān)節(jié)之間、所述第二掌骨與所述第二近指骨之間的同一側(cè)通過所述第二復(fù)位彈簧連接，所述第二掌骨和所述第一角骨之間的通過位于其他所述第二復(fù)位彈簧的相鄰側(cè)的第二復(fù)位彈簧連接。

13、進(jìn)一步地，所述肌腱繩組包括第一肌腱繩和第二肌腱繩，其中：

14、部分所述第一肌腱繩一端固定連接至所述第一張緊輪上，另一端依次貫所述穿鎖緊孔、所述第一安裝板、所述第三安裝板、所述手掌安裝板、所述第一掌骨、所述第一近指骨、所述第一中指骨并與所述第一遠(yuǎn)指骨連接，或另一端依次貫穿所述穿鎖緊孔、所述第一安裝板、所述第三安裝板、所述手掌安裝板、所述第一角骨、所述第二掌骨、所述第二近指骨與所述第二遠(yuǎn)指骨連接；

15、另一部分所述第一肌腱繩一端固定連接至所述第一張緊輪上，另一端依次貫穿所述鎖緊孔、所述第一安裝板、所述第三安裝板、所述手掌安裝板、所述第一掌骨與所述第一近指骨連接，或另一端依次貫穿所述鎖緊孔、所述第一安裝板、所述第三安裝板、所述手掌安裝板、所述第一角骨并與所述第二掌骨連接。

16、進(jìn)一步地，每個(gè)所述第二張緊輪對(duì)應(yīng)兩個(gè)所述第二肌腱繩，所述第二張緊輪上的兩個(gè)所述第二肌腱繩依次垂直貫穿所述鎖緊孔、所述第一安裝板并對(duì)向交叉貫穿所述第三安裝板連接至所述手掌安裝板上。

17、本發(fā)明的有益效果：

18、(1)本發(fā)明提出的水下仿人靈巧手利用彈簧電磁鐵進(jìn)行鎖定對(duì)應(yīng)的肌腱繩組，隨后驅(qū)動(dòng)軟體進(jìn)行接入液體，使得滑塊滑動(dòng)，并拉動(dòng)對(duì)應(yīng)的肌腱繩組，進(jìn)而帶動(dòng)肌腱繩組對(duì)應(yīng)手掌組件或手指組件進(jìn)行運(yùn)作，來完成對(duì)物體抓取以及其他的工作，利用驅(qū)動(dòng)軟體配合液壓進(jìn)行拉動(dòng)肌腱繩組運(yùn)作，能夠適應(yīng)深水區(qū)域，抵抗較大的水壓。

19、(2)本發(fā)明提出的水下仿人靈巧手具有多個(gè)自由度，能夠?qū)崿F(xiàn)俯仰、偏航、旋轉(zhuǎn)、伸縮等多個(gè)自由度，且每個(gè)手指都能通過單獨(dú)的肌腱繩來進(jìn)行獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，能夠完成更多類型的工作。

20、(3)本發(fā)明提出的水下仿人靈巧手零件結(jié)構(gòu)開敞性較好，且大多以薄殼為主，受力均勻，不需要考慮耐壓等問題，同時(shí)電器元件密封利用環(huán)氧樹脂灌封膠封閉，不會(huì)出現(xiàn)腐蝕的問題，能夠保證水下工作的可行性。

21、(4)本發(fā)明提出的水下仿人靈巧手使用柔性關(guān)節(jié)開發(fā)手指，令手指具有被動(dòng)變形的能力，能夠在抓取物體的過程中自動(dòng)適應(yīng)物體的形狀，同時(shí)在接觸目標(biāo)物體時(shí)，不會(huì)對(duì)目標(biāo)物體產(chǎn)生損害，同時(shí)具有抗沖擊能力。

22、(5)本發(fā)明提出的水下仿人靈巧手，使用圓柱形柔性關(guān)節(jié)作為手指的掌指關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)手指的向橈尺兩側(cè)屈曲運(yùn)動(dòng)和向掌背兩側(cè)的彎曲伸直運(yùn)動(dòng)，提高了手指的靈活性，能夠完成更多類型的動(dòng)作及工作。