[發明專利]雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置

有效

• 申請號: 200910097777.3
• 申請日: 2009-04-20
• 公開（公告）號: CN101524844A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 鮑官軍;張慶豐;楊慶華;高峰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J13/00
• 分類號: B25J13/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王 兵;黃美娟

技術領域

本發明屬于氣動柔性驅動器，在農業機器人、醫療機器人、服務機器人等場合有較好的應用前景。

背景技術

氣動柔性驅動器因具有結構簡單，清潔無污染，功率重量比大和柔順性等優點，克服了電機驅動器結構尺寸大，不易于小型化等缺點，因此在農業、醫療、服務等領域受到越來越多的應用。但氣動柔性驅動器也存在著柔性與剛度的矛盾、遲滯性等缺點。有提出一種氣動柔性驅動器，如專利號CN2790700：專利名稱是一種氣動柔性驅動器(如圖1)，公開了一種氣動柔性驅動器包括左端蓋、橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的彈簧、右端蓋、管接頭，所述的橡膠管兩端分別與左端蓋和右端蓋密封連接，右端蓋中部開有螺紋孔，所述的管接頭通過螺紋安裝在右端蓋上，所述的橡膠管內腔通過管接頭與大氣連通。還存在的缺點是：1、主要用嵌套在橡膠管管壁中的彈簧來保證其剛度，一旦受到徑向的外部作用力，驅動器易于變形，表現為剛度差。2、驅動器在通氣的情況下，軸向伸長，放氣時靠橡膠和彈簧的彈性恢復原狀。作用力單一、力度不大。3、在不漏氣的情況下，驅動器的軸向最大位移表現為橡膠管的最大伸長量，驅動器的行程太小。

發明內容

為了克服已有技術中氣動柔性驅動器徑向剛度差、作用力過于單一、行程太小的缺點，本發明提供一種動作靈活、柔順性好、剛度大、行程大、與生物肌肉運動形式接近的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置。

雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，包括由端蓋、第一橡膠管、嵌套在第一橡膠管管壁中的彈簧構成的氣動柔性驅動器，其特征在于：所述的氣動柔性驅動器的前方設置有一活塞缸，所述的氣動柔性驅動器外氣密地套接有第二橡膠管，所述的第二橡膠管的前端氣密地套接于活塞缸的后端蓋上；所述的活塞缸有前氣口和后氣口，活塞位于所述的前氣口和后氣口之間；所述的活塞連接一中空的活塞桿，.所述的活塞桿的后端連接所述的氣動柔性驅動器的前端蓋，所述的活塞桿連通所述活塞缸的連通前氣口的前內腔和所述的氣動柔性驅動器的內腔；所述的活塞缸的后端蓋上有通孔，所述的通孔連通所述活塞缸的連通后氣口的后內腔和所述的第二橡膠管的內腔。

進一步，所述的第二橡膠管的后端連接于所述的氣動柔性驅動器的后端蓋上。

本發明的技術構思是：所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置有兩路與大氣相通：一是大氣通過活塞缸的前氣口，進入活塞缸前內腔，通過活塞桿內通道進入氣動柔性驅動器內；二是大氣通過活塞缸的后氣口，進入活塞缸后內腔，再通過活塞缸后端蓋的通孔與第二橡膠管內腔相通。

驅動器向后運動時，活塞缸的后氣口與大氣連通，壓縮氣體從活塞缸的前氣口進入活塞前內腔，壓縮氣體沿著活塞桿內通道進入氣動柔性驅動器，這樣氣壓作用于活塞，使其向后運動，直到活塞桿達到活塞缸的最后端，同時，氣動柔性驅動器因內腔壓力增大而表現為向后軸向伸長，氣壓越大，伸長量越大。

驅動器向前運動時，活塞缸的前氣口與大氣連通而壓縮氣體通過活塞缸的后氣口進入活塞缸后內腔時，壓縮氣體經過活塞缸后端蓋的通孔進入到第二橡膠管內腔，由于壓縮氣體作用于活塞桿，使活塞桿位置達到活塞缸的最前端。隨著內腔氣體壓力上升，第二橡膠管沿徑向膨脹，膨脹的第二橡膠管撐起外層纖維編織網，使得徑向膨脹力變為軸向收縮力而驅動氣動柔性驅動器進一步向前移動，其運動形式酷似生物肌肉。

本發明所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動器的有益效果主要表現在：1、氣動柔性驅動器包含在第二橡膠管中，且受作用于第二橡膠管中的氣壓，使其剛度增加。2、作用力為雙向力，能雙向驅動；3、工作行程大，其最大行程可以達到活塞缸的活塞桿最大軸向位移量加上氣動柔性驅動器的最大伸長量。4、其運動形式類似于生物肌肉的運動形式，具有柔順性、功率/質量比大的優點。

附圖說明

圖1所述的氣動柔性驅動器的結構示意圖

圖2本發明所述的雙向力輸出氣動柔性驅動器位于第一種工作形式的示意圖

圖3本發明所述的雙向力輸出氣動柔性驅動器位于第二種工作形式的示意圖

具體實施方式

結合圖2、3，進一步說明本發明：