一种柔性手指的制作方法

1.本实用新型属于机械臂领域，具体涉及一种柔性手指。


背景技术：

2.在机械臂领域，尤其是桌面机械臂领域，末端执行机构通常为刚性机械手爪。但刚性机械手爪，容易划伤或者破坏所抓取物体表面完整性，并且难以形成有效包覆，且由于力度难以控制，很难对柔软、脆弱物体实现无损抓取，导致其应用场景均存在局限性。
3.现有技术中已经存在柔性手指组成的柔性末端执行器，柔性手指采用柔性材料制作，通过气压致动变形，适应所抓取物体的能力较强，并且其柔性材料能够实现对柔软、脆弱物体的抓取而不会对物体本身产生损伤。但现有技术中的柔性手指，仍然由于结构设计不完善，常常存在变形较小，抓取力小，导致机械臂的负载较小；且结构复杂，导致制作困难，成本高，使用不便。


技术实现要素：

4.为了至少解决上述技术问题之一，本实用新型采用的技术方案是提供一种柔性手指，结构简单，弯曲变形大，抓取力度大；安装方便，便于加工制造。
5.为了至少实现上述目的之一，本实用新型采用的技术方案为：
6.本实用新型提供一种柔性手指，包括指基底和指关节，所述指关节设置在所述指基底上，在所述指关节与所述指基底之间形成有动力腔；所述指关节包括多个波峰，多个所述波峰沿所述柔性手指的长度方向延伸布置，在相邻的两个所述波峰之间设置有波谷；所述波峰的顶部为平面，所述顶部的两侧为圆角，所述波峰内部围设形成第一空腔，所述第一空腔与所述动力腔连通；所述波谷呈内凹的圆环状；在所述长度方向的截面上，所述波谷的截面宽度为所述波峰的截面宽度的两倍以上。
7.进一步地，所述指基底的外侧间隔设置有多个凹槽，所述凹槽用于增大所述柔性手指抓取物品的摩擦力。
8.进一步地，在所述柔性手指内部的指基底上间隔设置有多个沿所述柔性手指的宽度方向延伸的第一凸起；所述第一凸起在所述柔性手指弯曲后，使位于第一凸起处的所述指基底保持平面状。
9.进一步地，在所述柔性手指内部的所述波峰处，设置有第二凸起；所述第二凸起用于增加柔性手指的结构强度和负载能力。
10.进一步地，还包括指前端，所述指前端与所述指关节一端的波峰连接，所述指基底与所述指前端、指关节共同围设形成所述动力腔。
11.进一步地，所述指前端与所述指基底之间围设形成第二空腔，所述第二空腔与所述动力腔连通；所述波峰、波谷和指前端的厚度相同。
12.进一步地，还包括指末端，所述指末端与所述指关节另一端的波峰连接，所述指基底与所述指末端之间形成通气腔。
13.进一步地，所述指末端的外侧延伸设置有安装部；所述通气腔贯穿所述指末端和安装部，并与所述动力腔连通。
14.进一步地，所述安装部的外侧设置有安装凹槽，所述安装凹槽用于所述柔性手指的定位连接。
15.本实用新型提供一种柔性手指与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：
16.本实用新型提供的柔性手指中，波谷的截面宽度大于波峰的截面宽度，优选波谷的截面宽度为波峰的截面宽度的两倍以上，波谷的变形能力比波峰强，波谷相比波峰更易产生变形；相比现有技术中变形部位通常为波峰的柔性手指，整个手指变形弯曲度更大，且抓取力度更大。
17.本实用新型提供的柔性手指中，波峰的顶部为平面，两侧为圆角；波谷呈内凹的圆环状，结构简单，且指前端、波峰和波谷的厚度相同设置，便于开模加工和批量化生产。
18.本实用新型提供的柔性手指中，在指基底的外侧间隔设置有多个凹槽，可增大柔性手指抓取物品时的摩擦力，提高了物品抓取的稳定性；在柔性手指内部的指基底上间隔设置有多个沿柔性手指宽度方向延伸的第一凸起，多个第一凸起可保证指基底弯曲后，使第一凸起处的指基底仍然保持平面状，具有仿生设计，能够与物品更好的贴合，实现更好的抓取。
19.本实用新型提供的柔性手指中，在柔性手指内部各个波峰处，设置有第二凸起；第二凸起能够在不影响压力介质流动的情况下，提高柔性手指的结构强度和负载能力。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型的保护范围。
附图说明
21.图1为本实用新型实施例中的柔性手指的结构示意图；
22.图2为本实用新型实施例中的柔性手指的另一视角的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例中的柔性手指的内部结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例中的柔性手指的又一视角的结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例中的柔性手指的安装示意图；
26.其中，10指基底，101凹槽，102第一凸起，20指前端，30指关节，301波峰，3011第二凸起，3012第一空腔，302波谷，40指末端，50安装部，501安装凹槽，502通气腔，60安装座。
具体实施方式
27.为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
28.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
29.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
30.以下，将通过具体实施例对本实用新型提供的柔性手指作详细说明：
31.如图1-5所示，本实施例提供一种柔性手指，主要包括指基底10、指前端20、指关节30、指末端40和安装部50。
32.指基底10呈片状，在指基底10上围设有指前端20、指关节30和指末端40，并在指基底10与指前端20、指关节30之间形成动力腔；在指基底10与指末端40之间形成通气腔502。
33.指关节30包括四个波峰301，在相邻的两个波峰301之间设置有波谷302，其中波峰301的顶部为平面，两侧为圆角，波峰301内部围设形成第一空腔3012，第一空腔3012与动力腔连通。波谷302相对波峰301呈内凹的圆环状，波谷302沿柔性手指长度方面的截面呈半圆状，且波谷302的截面宽度大于波峰301的截面宽度，优选地，波谷302的截面宽度为波峰301的截面宽度的两倍以上。
34.指前端20和指末端40设置在指关节30的两侧，且分别与指关节30两端的波峰301连接。指前端20与指基底10之间围设形成第二空腔201，第二空腔201与动力腔连通。指末端40的外侧延伸设置有安装部50；通气腔502为圆通孔，圆通孔贯穿指末端40和安装部50，并与动力腔连通。
35.在指基底10的外侧间隔设置有多个凹槽101；在柔性手指内部的指基底10上间隔设置有多个沿柔性手指宽度方向延伸的第一凸起102。
36.本实用新型提供的多个柔性手指安装在机械臂末端作为柔性末端执行器时，每个柔性手指的通气腔502均与外部动力源（图中未示出）连接；通过外部动力源向柔性手指内部加入或排出压力介质，从而使柔性手指内部的动力腔、第一空腔和第二空腔产生正压和负压。所述压力介质为气体或液体。
37.当柔性手指内部产生正压时，整体呈褶皱状的指前端20和指关节30，相比片状的指基底10易发生膨胀形变，从而使柔性手指向指基底10一侧弯曲，从而使指基底10与物品接触，形成抓或握物品的操作。
38.多个凹槽101可增大抓取物品的摩擦力，提高了物品抓取的稳定性。多个第一凸起102则可保证指基底10弯曲后，使第一凸起102处的指基底10仍然保持平面状，具有仿生设计，即更类似于人的手指弯曲时指关节之间的平面，能够与物品更好的贴合，实现更好的抓取。当柔性手指内部产生负压时，指前端20和指关节30发生收缩，从而使柔性手指恢复伸直状态后继续向指关节30一侧弯曲，使指基底10与物品分离，形成放开物品的操作。
39.本实用新型提供的柔性手指，在指关节30受正压或负压变形时，由于波谷302的截面宽度大于波峰301的截面宽度，波谷302的变形能力比波峰301强，即波谷302相比波峰301更易产生变形。指关节30的此种结构设计相比现有技术中的柔性手指具有实质区别，现有技术中的指关节通常为波峰的变形能力比波谷强。
40.本实用新型提供的柔性手指，在柔性手指内部各个波峰301处，设置有第二凸起3011。第二凸起3011能够在不影响压力介质流动的情况下增加柔性手指的结构强度和负载
能力。
41.本实用新型提供的柔性手指，指关节30中波峰和波谷的数量可以根据实际需要进行合理选择。各个波峰301的长度、宽度、高度以及厚度均相同，以及各个波谷302的长度、宽度、高度以及厚度均相同，以保证柔性手指在各个部位上变形一致。优选地，波峰301和波谷302的厚度相同，且指前端20与两部分的厚度也相同，便于开模加工。
42.当然本实用新型提供的柔性手指，各个波峰301的长度、宽度、高度以及厚度，以及各个波谷302的长度、宽度、高度以及厚度均不相同，从而使柔性手指针对不同的应用场景实现不同的弯曲能力，实现更好的物品抓取等。
43.本实用新型提供的柔性手指的安装部50外侧设置有安装凹槽501，安装凹槽501便于柔性手指定位连接。柔性手指通过安装座60安装在机械臂末端，安装座60上设置有与安装凹槽501相适配的凸台，由于柔性手指的安装部50受力可变形，伸入所述安装座60内后，安装部50恢复原状后，安装凹槽501卡在所述凸台上，实现柔性手指与安装座60的定位连接。此种连接方式可实现柔性手指的快速安装和更换，使用方便。
44.本实用新型提供的柔性手指可采用橡胶或硅胶等柔性材料制作，并通过注塑或模压的方式一体加工成型，便于加工，成本较低，便于批量化生产。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面
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可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。