一種軟體二指機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種軟體二指機器人，其包括有一個A支架(3A)、兩個雙通道軟體手指(1A、1B)、兩個充氣嘴(2A、2B)、以及用于分別連接所述手指和所述充氣的氣流導通閥，A支架(3A)的兩個支臂上分別連接有氣流導通閥。所述雙通道軟體手指上設有手指末端(1)、手指接頭(2)、柔性關節(3)、手指指板(4)和柔性節肩(5)。手指末端(1)與手指接頭(2)之間間隔設置有多個柔性關節(3)和柔性節肩(5)，且柔性關節(3)與柔性節肩(5)的下部是手指指板(4)。手指內部設有兩個氣路通道，當向氣路通道中進行充氣時，充入的氣體通過氣路通道導入氣囊中。
【專利說明】
一種軟體二指機器人
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種軟體手指，更特別地說，是指一種具有雙通道的軟體手指組 合成軟體二指機器人。
【背景技術】
[0002] 柔性是生物體本質而普適的重要屬性。絕大部分生物都具有柔軟的組織，這些生 物依靠自身柔性，能夠高效、和諧地與自然界交互。"軟體"的機器人也能像生物體一樣，主 動或被動地改變自身形狀、剛度和運動，從而更加安全高效地與環境交互。傳統柔性鉸鏈原 理的機器人是依靠多個微小剛性單元的連接以及彈簧等剛性元件的使用來達到"柔性"的 目的，但控制方式與傳統剛性機器人沒有本質的區別，故這類機器人雖然在一定程度上解 決一些剛性機器人存在的問題，依舊有其局限性，依然應該劃分于"剛性"機器人的范疇。

【發明內容】

[0003] 本實用新型的目的是設計一種軟體二指機器人，該軟體二指機器人通過在一支架 上安裝兩個具有雙通道的軟體手指，并配上氣流導通閥而構成。本實用新型軟體二指機器 人是一種基于軟體材料和氣動控制的氣動軟體機構，以代替傳統機械手執行末端進行高效 而安全的作業。通過向手指內部的通道進行充氣或吸氣，從而實現手指向外彎曲或者向內 彎曲的姿態變形，達到抓持或拾取物體。
[0004] 本實用新型設計了一種軟體二指機器人，其特征在于:軟體二指機器人包括有A雙 通道軟體手指（ΙΑ)、B雙通道軟體手指（IB)、E雙通道軟體手指（IE)、A氣流導通閥（4A)、B氣 流導通閥(4B)、E氣流導通閥(4E)、A充氣嘴(2A)、B充氣嘴(2B)、E充氣嘴(2E)和B支架(3B);
[0005] 其中，A雙通道軟體手指（1A)、B雙通道軟體手指（1B)和E雙通道軟體手指（1E)的結 構相同；
[0006] 其中，A氣流導通閥（4A)、B氣流導通閥（4B)和E氣流導通閥（4E)的結構相同；
[0007]其中，A充氣嘴(2A)、B充氣嘴(2B)和E充氣嘴(2E)的結構相同；
[0008] 雙通道軟體手指（1A、1B、1E)上設有手指末端（1)、手指接頭(2)、柔性關節(3)、手 指指板(4)和柔性節肩（5);手指末端（1)與手指接頭(2)之間間隔設置有多個柔性關節(3) 和柔性節肩(5);柔性關節(3)和柔性節肩（5)間隔設置在手指指板(4)的上部，手指指板(4) 的下部設置有多個凸起(41);手指接頭(2)的端部是外凸環形體(22)，手指接頭(2)端部與 柔性關節（3)的過渡段是錐形體(23);雙通道軟體手指（1A、1B、1E)的內部設有A氣路通道 (6)和B氣路通道(7)，當向A氣路通道(6)和B氣路通道(7)中進行充氣時，充入的氣體通過A 氣路通道(6)和B氣路通道(7)導入氣囊(31)中；
[0009] B支架（3B)上設有安裝面板(3B1)、A支臂（3B2)、B支臂（3B3)、E支臂（3B4)，安裝面 板（3B1)用于實現與外部設備進行固定;A支臂（3B2)用于連接A氣流導通閥（4A)，B支臂 (3B3)用于連接B氣流導通閥（4B)，E支臂(3B4)用于連接E氣流導通閥（4E);
[0010] A氣流導通閥（4A)由A上閥頭(4A1)和A下閥頭(4A2)組成，A上閥頭(4A1)上安裝有A 充氣嘴(2A)，A下閥頭(4A2)下方安裝有A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭；
[0011] Α上閥頭（4Α1)的一端設有用于安裝Α充氣嘴（2Α)的ΑΑ螺紋孔（4Α1Α)，Α上閥頭 (4Α1)的另一端設有ΑΑ錐體橢圓凸嘴(4Α1Β)，Α上閥頭(4Α1)的上閥面板(4A1C)與Α下閥頭 (4A2)的下閥面板(4A2C)通過螺釘固定連接;A上閥頭(4A1)的中部設有AA氣流通道(4A1B)， AA錐體橢圓凸嘴(4A1B)接插在A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭的進氣口中；
[0012] A下閥頭（4A2)的一端是下閥面板(4A2C)，A下閥頭(4A2)的另一端是AA空心錐體 (4A2B); A下閥頭(4A2)的中部設有AA錐體橢圓通孔(4A2B)和AA內凸臺（4A2A)，該AA內凸臺 (4A2A)用于支撐A雙通道軟體手指（1A)的手指接頭的外環形體;AA錐體橢圓通孔(4A2B)用 于A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭穿過；
[0013] B氣流導通閥（4B)由B上閥頭(4B1)和B下閥頭(4B2)組成，B上閥頭(4B1)上安裝有B 充氣嘴(2B)，B下閥頭(4B2)下方安裝有B雙通道軟體手指(1B)的手指接頭；
[0014] B上閥頭（4B1)的一端設有用于安裝B充氣嘴（2B)的AB螺紋孔（4B1A)，B上閥頭 (4B1)的另一端設有AB錐體橢圓凸嘴(4B1B)，B上閥頭(4B1)的上閥面板(4B1C)與B下閥頭 (4B2)的下閥面板(4B2C)通過螺釘固定連接;B上閥頭(4B1)的中部設有AB氣流通道(4B1D)， AB錐體橢圓凸嘴(4B1B)接插在B雙通道軟體手指（1B)的手指接頭進氣口中；
[0015] B下閥頭（4B2)的一端是下閥面板(4B2C)，B下閥頭(4B2)的另一端是AB空心錐體 (4B2B); B下閥頭(4B2)的中部設有AB錐體橢圓通孔(4B2D)和AB內凸臺（4B2A)，該AB內凸臺 (4B2A)用于支撐B雙通道軟體手指（1B)的手指接頭的外環形體;AB錐體橢圓通孔(4B2D)用 于B雙通道軟體手指(1B)的手指接頭穿過。
[0016]本實用新型的軟體二指機器人的優點在于：
[0017]①采用氣流導通閥與具有雙通道的軟體手指的連接，并配以支架，實現了并排拾 取物體。
[0018]②軟體手指采用雙氣流通道進行作業，通過指板約束柔性關節運動。
[0019] ③本實用新型的二指機器人突破了常規機構和控制方法的限制，采用了軟體材料 (楊氏模量小于IMpa)，通過氣動控制方式來控制二指機器人的運動，實現了制造工藝和驅 動方式的創新。手指采用軟體材料澆鑄而成，整體呈現出足夠的柔性;其外形、氣腔經過合 理的設計，具備很好的性能，在與人和工件的交互中有很好的實用性和安全性。
[0020] ④本實用新型的二指機器人具有結構簡單、高柔性、高功重比、質量輕和成本低廉 等優勢。二指機器人與剛性機器手相比，二指機器人沒有類似剛性機器手的連桿、鉸鏈和電 機等結構上的限制，沒有復雜的控制系統;在抓持易碎、形狀復雜的工件時具有不可替代的 優勢。
[0021] ⑤本實用新型的二指機器人通過外部提供的氣源來實現手指的姿態變化，可以實 現抓起和釋放球狀、片狀、立方體狀、錐刺表面以及各種復雜外形的實體。
【附圖說明】

[0022] 圖1是本實用新型二指機器人抓狀態的結構圖。
[0023] 圖1A是本實用新型二指機器人撐狀態的結構圖。
[0024] 圖2是本實用新型二指機器人中支架的結構圖。
[0025] 圖3是本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的外部結構圖。
[0026]圖3A是本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的另一視角外部結構圖。
[0027]圖3B是本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的軸向剖面結構圖。
[0028] 圖3C是本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的柔性關節縱向剖面結構圖。
[0029] 圖3D是本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的柔性節肩縱向剖面結構圖。
[0030] 圖4是本實用新型雙通道軟體手指與氣流導通閥的裝配剖視圖。
[0031] 圖4A是本實用新型氣流導通閥的剖視圖。
[0032] 圖5是本實用新型AA氣流導通閥中上閥頭不同視角的結構圖。
[0033] 圖5 A是本實用新型AA氣流導通閥中下閥頭不同視角的結構圖。
[0034]圖6是本實用新型AB氣流導通閥中上閥頭不同視角的結構圖。
[0035]圖6A是本實用新型AB氣流導通閥中下閥頭不同視角的結構圖。
[0036]

【具體實施方式】
[0038] 下面將結合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
[0039] 本實用新型設計的雙通道二指軟體機器人的抓物體動作的示意圖如圖1所示。本 實用新型設計的雙通道二指軟體機器人的撐物體動作的示意圖如圖1A所示。
[0040] 參見圖1、圖1A所示，本實用新型設計的雙通道二指軟體機器人，其包括有A雙通道 軟體手指1A、B雙通道軟體手指1B、A氣流導通閥4A、B氣流導通閥4B、A充氣嘴2A、B充氣嘴2B 和A支架3A。其中，A雙通道軟體手指1A與B雙通道軟體手指1B的結構相同;A氣流導通閥4A與 B氣流導通閥4B的結構相同;A充氣嘴2A與B充氣嘴2B的結構相同。
[0041] A雙通道軟體手指1A與B雙通道軟體手指1B的結構與圖3、圖3A所示的雙通道軟體 手指相同。
[0042] A氣流導通閥4A與B氣流導通閥4B的結構與圖4、圖4A所示的氣流導通閥相同。
[0043] 雙通道手指
[0044] 參見圖3、圖3A、圖3B、圖3C、圖3D所示，雙通道軟體手指為一體成型結構件。雙通道 軟體手指采用silicon rubber原料(即娃橡膠)加工，故為軟體特質。
[0045] 本實用新型設計了一種雙通道軟體手指，該雙通道軟體手指上設有手指末端1、手 指接頭2、柔性關節3、手指指板4和柔性節肩5。
[0046] 手指末端1與手指接頭2之間間隔設置有多個柔性關節3和柔性節肩5。
[0047] 柔性關節3和柔性節肩5間隔設置在手指指板4的上部，手指指板4的下部設置有多 個波浪形凸起41。所述凸起41用于增大拾取物體時與物體之間的摩擦力。
[0048] 參見圖1、圖4所示，手指接頭2的端部是外凸環形體22,該外凸環形體22卡合在下 閥頭的內凸臺上;手指接頭2端部與柔性關節3的過渡段是錐形體23，該錐形體23插入在下 閥頭中的錐體橢圓通孔中，上閥頭的錐體橢圓凸嘴插入在手指接頭2的進氣口21。
[0049]在本實用新型中，雙通道軟體手指選用waker公司的M4641型號硅橡膠進行制作。 [0050]如圖3B、圖3C、圖3D所示，本實用新型設計的一種雙通道軟體手指的內部設有A氣 路通道6和B氣路通道7,當向A氣路通道6和B氣路通道7中進行充氣時，充入的氣體通過A氣 路通道6和B氣路通道7導入氣囊31中。
[00511 如圖3、圖3A、圖3B、圖3C、圖3D所示，柔性關節3上設有拱形段32和關節支撐33;柔 性關節3的內部為氣囊31結構，該氣囊31與A氣路通道6和B氣路通道7導通。
[0052] 在本實用新型中，雙通道軟體手指上的多個柔性關節3依照疊層排布，構成褶皺式 結構體。在外部氣栗提供的壓縮氣體向所述氣路通道(6、7)和所述氣囊31進行充氣或吸氣， 從而實現雙通道軟體手指向外或者向內彎曲變形，達到拾取物體的目的。
[0053] A 支架 3A
[0054]參見圖1、圖1A、圖2所示，A支架3A上設有安裝面板3A1、A支臂3A2、B支臂3A3，安裝 面板3A1用于實現(將雙通道二指軟體機器人)與外部設備進行固定;A支臂3A2用于連接A氣 流導通閥4A，B支臂3A3用于連接B氣流導通閥4B。
[0055] A氣流導通閥4A
[0056] 參見圖1、圖1A、圖4、圖4A、圖5、圖5A所示，A氣流導通閥4A由A上閥頭4A1和A下閥頭 4A2組成，A上閥頭4A1上安裝有A充氣嘴2A，A下閥頭4A2下方安裝有A雙通道軟體手指1A的手 指接頭。
[0057] A上閥頭4A1的一端設有用于安裝A充氣嘴2A的AA螺紋孔4A1A，該AA螺紋孔4A1A設 在AA氣流通道4A1D上，A上閥頭4A1的另一端設有AA錐體橢圓凸嘴4A1B，A上閥頭4A1的上閥 面板4A1C與A下閥頭4A2的下閥面板4A2C通過螺釘固定連接。從A上閥頭4A1的剖面結構（圖 5)上能夠看出，A上閥頭4A1的中部設有AA氣流通道4A1D，該AA氣流通道4A1D的一端是AA螺 紋孔4A1A，該AA氣流通道4A1D的另一端是AA錐體橢圓凸嘴4A1BAA錐體橢圓凸嘴4A1B接插 在A雙通道軟體手指1A的手指接頭的進氣口中。
[0058] A下閥頭4A2的一端是下閥面板4A2C，該下閥面板4A2C與A上閥頭4A1的上閥面板 4A1C通過螺釘固定連接;A下閥頭4A2的另一端是AA空心錐體4A2B;從A下閥頭4A2的剖面結 構（圖5A)上能夠看出，A下閥頭4A2的中部設有AA錐體橢圓通孔4A2D和AA內凸臺4A2A，該AA 內凸臺4A2A用于支撐A雙通道軟體手指1A的手指接頭的外環形體。AA錐體橢圓通孔4A2D用 于A雙通道軟體手指1A的手指接頭穿過。
[0059] B氣流導通閥4B
[0060] 參見圖1、圖1A、圖4、圖4A、圖6、圖6A所示，B氣流導通閥4B由B上閥頭4B1和B下閥頭 4B2組成，B上閥頭4B1上安裝有B充氣嘴2B，B下閥頭4B2下方安裝有B雙通道軟體手指1B的手 指接頭。
[0061 ]由于B上閥頭4B1與A上閥頭4A1的結構相同，可以參考A上閥頭4A1的圖4A進行說 明。B上閥頭4B1的一端設有用于安裝B充氣嘴2B的AB螺紋孔4B1A，該AB螺紋孔4B1A設在AB氣 流通道上4B ID，B上閥頭4B1的另一端設有AB錐體橢圓凸嘴4B1B，B上閥頭4B1的上閥面板 4B1C與B下閥頭4B2的下閥面板4B2C通過螺釘固定連接。從B上閥頭4B1的剖面結構（圖6)上 能夠看出，B上閥頭4B1的中部設有AB氣流通道4B1D，該AB氣流通道4B1D的一端是AB螺紋孔 4B1A，該AB氣流通道4B1D的另一端是AB錐體橢圓凸嘴4B1B。AB錐體橢圓凸嘴4B1B接插在B雙 通道軟體手指1B的手指接頭的進氣口中。
[0062]由于B下閥頭4B2與A下閥頭4A2的結構相同，可以參考A下閥頭4A2的圖4A進行說 明。B下閥頭4B2的一端是下閥面板4B2C，該下閥面板4B2C與B上閥頭4B1的上閥面板4B2C通 過螺釘固定連接;B下閥頭4B2的另一端是AB空心錐體4B2B;從B下閥頭4B2的剖面結構（圖 6A)上能夠看出，B下閥頭4B2的中部設有AB錐體橢圓通孔4B2D和AB內凸臺4B2A，該AB內凸臺 4B2A用于支撐B雙通道軟體手指1B的手指接頭的外環形體。AA錐體橢圓通孔4B2D用于B雙通 道軟體手指1B的手指接頭穿過。
【主權項】
1. 一種軟體二指機器人，其特征在于:軟體二指機器人包括有A雙通道軟體手指（ΙΑ)、B 雙通道軟體手指（IB)、E雙通道軟體手指（IE)、A氣流導通閥（4A)、B氣流導通閥（4B)、E氣流 導通閥(4E)、A充氣嘴(2A)、B充氣嘴(2B)、E充氣嘴(2E)和B支架(3B); 其中，A雙通道軟體手指（1A)、B雙通道軟體手指（1B)和E雙通道軟體手指（1E)的結構相 同； 其中，A氣流導通閥(4A)、B氣流導通閥(4B)和E氣流導通閥(4E)的結構相同； 其中，A充氣嘴(2A)、B充氣嘴(2B)和E充氣嘴(2E)的結構相同； 雙通道軟體手指（1A、1B、1E)上設有手指末端（1)、手指接頭(2)、柔性關節(3)、手指指 板(4)和柔性節肩（5);手指末端（1)與手指接頭(2)之間間隔設置有多個柔性關節(3)和柔 性節肩（5);柔性關節(3)和柔性節肩(5)間隔設置在手指指板(4)的上部，手指指板(4)的下 部設置有多個凸起(41);手指接頭(2)的端部是外凸環形體(22)，手指接頭(2)端部與柔性 關節(3)的過渡段是錐形體(23);雙通道軟體手指（1A、1B、1E)的內部設有A氣路通道(6)和B 氣路通道(7)，當向A氣路通道(6)和B氣路通道(7)中進行充氣時，充入的氣體通過A氣路通 道(6)和B氣路通道(7)導入氣囊(31)中； B支架（3B)上設有安裝面板（3B1)、A支臂（3B2)、B支臂（3B3)、E支臂（3B4)，安裝面板 (3B1)用于實現與外部設備進行固定;A支臂（3B2)用于連接A氣流導通閥（4A)，B支臂（3B3) 用于連接B氣流導通閥（4B)，E支臂(3B4)用于連接E氣流導通閥（4E); A氣流導通閥（4A)由A上閥頭(4A1)和A下閥頭(4A2)組成，A上閥頭(4A1)上安裝有A充氣 嘴(2A)，A下閥頭(4A2)下方安裝有A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭； A上閥頭(4A1)的一端設有用于安裝A充氣嘴(2A)的AA螺紋孔(4A1A)，A上閥頭(4A1)的 另一端設有AA錐體橢圓凸嘴(4A1B)，A上閥頭(4A1)的上閥面板(4A1C)與A下閥頭(4A2)的下 閥面板(4A2C)通過螺釘固定連接;A上閥頭(4A1)的中部設有AA氣流通道(4A1B)，AA錐體橢 圓凸嘴(4A1B)接插在A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭的進氣口中； A下閥頭（4A2)的一端是下閥面板（4A2C)，A下閥頭（4A2)的另一端是AA空心錐體 (4A2B); A下閥頭(4A2)的中部設有AA錐體橢圓通孔(4A2B)和AA內凸臺（4A2A)，該AA內凸臺 (4A2A)用于支撐A雙通道軟體手指（1A)的手指接頭的外環形體;AA錐體橢圓通孔(4A2B)用 于A雙通道軟體手指(1A)的手指接頭穿過； B氣流導通閥（4B)由B上閥頭(4B1)和B下閥頭(4B2)組成，B上閥頭(4B1)上安裝有B充氣 嘴(2B)，B下閥頭(4B2)下方安裝有B雙通道軟體手指(1B)的手指接頭； B上閥頭(4B1)的一端設有用于安裝B充氣嘴（2B)的AB螺紋孔(4B1A)，B上閥頭(4B1)的 另一端設有AB錐體橢圓凸嘴(4B1B)，B上閥頭(4B1)的上閥面板(4B1C)與B下閥頭(4B2)的下 閥面板(4B2C)通過螺釘固定連接;B上閥頭(4B1)的中部設有AB氣流通道(4B1D)，AB錐體橢 圓凸嘴(4B1B)接插在B雙通道軟體手指(1B)的手指接頭進氣口中； B下閥頭（4B2)的一端是下閥面板（4B2C)，B下閥頭（4B2)的另一端是AB空心錐體 (4B2B); B下閥頭(4B2)的中部設有AB錐體橢圓通孔(4B2D)和AB內凸臺（4B2A)，該AB內凸臺 (4B2A)用于支撐B雙通道軟體手指（1B)的手指接頭的外環形體;AB錐體橢圓通孔(4B2D)用 于B雙通道軟體手指(1B)的手指接頭穿過。2. 根據權利要求1所述的軟體二指機器人，其特征在于：雙通道軟體手指為硅橡膠材 質。
【文檔編號】B25J15/12GK205704257SQ201620683993
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年7月1日
【發明人】鮑磊, 高少龍, 楊佳
【申請人】北京軟體機器人科技有限公司