[發明專利]閉合腔體、軟體肌肉、軟體機器人驅動系統和機器人系統

在審

• 申請號: 201611128443.4
• 申請日: 2016-12-09
• 公開（公告）號: CN108608419A
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王崢;易娟;陳志強
• 申請（專利權）人: 香港大學深圳研究院
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/14
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 譚彥聞

本發明涉及閉合腔體、軟體肌肉、軟體機器人驅動系統和機器人系統，其中閉合腔體具有折紙結構并限定出內腔，其中，所述折紙結構包括：本體，其具有兩個軸向端部和交匯至軸向末端的多個第一軸向折疊凸脊，所述兩個軸向端部中的至少一個軸向端部具有朝軸向末端漸縮的折角；至少一對端部折疊凸脊，其一體形成在所述本體上，其中每個端部折疊凸脊朝向軸向末端漸縮；以及中部折疊凸脊，其一體形成在所述本體上并連接在所述至少一對端部折疊凸脊之間；其中，閉合腔體構造成能通過充脹所述內腔從折疊狀態轉變為徑向擴張且軸向收縮的展開狀態。本發明對閉合腔體進行改進，以構成具有更高力重比且驅動壓力更低的軟體肌肉。

技術領域

本發明涉及軟體機器人技術領域，具體而言涉及閉合腔體、軟體肌肉、軟體機器人驅動系統和機器人系統。

背景技術

近年來，軟體執行器由于其具有較好的依從性、較高的安全性和較強的動力而日益引起研究人員的注意，這促進了其在日常使用和工業使用中的發展。例如，軟體肌肉由于其具有獨特的被動柔性和可適應性，從而在任何一個工作點上都不是絕對的剛性，在外力作用下可以在一定范圍內產生形變，因此在發生碰撞、撞擊等意外情況下，軟體肌肉具有傳統機器人執行器無法比擬的可適應性和安全性。軟體肌肉尤其適用于可穿戴機器人設備或工作于通用環境下的服務機器人等應用場合。

US7779747B2公開了這樣一種軟體肌肉，其包括具有第一端、第二端和在這兩端之間延伸且可徑向膨脹的囊組件的執行器，該執行器外接有壓力流體源。囊組件還包括內腔。此外，內腔里設有大致固定容積的容器。其中囊組件構造成當從容器向內腔中引入一定體積的流體時能夠徑向擴張且軸向收縮。但這種軟體肌肉由于收縮比較低且需要較高的驅動壓力才能產生相同的作用力而仍需要進一步改進。

發明內容

本發明旨在提供一種改進的適于應用于軟體肌肉的閉合腔體。

本發明還旨在提供一種應用上述改進的閉合腔體的軟體肌肉，能夠在較低驅動壓力下產生較高的收縮比。

本發明還旨在提供一種應用上述改進的軟體肌肉的軟體機器人驅動系統。

本發明還旨在提供一種應用上述改進的軟體機器人驅動系統的機器人系統。

根據本發明的一個方面，提供了一種閉合腔體，其具有折紙結構并限定出內腔，其中，所述折紙結構包括：本體，其具有兩個軸向端部和交匯至軸向末端的多個第一軸向折疊凸脊，所述兩個軸向端部中的至少一個軸向端部具有朝軸向末端漸縮的折角；至少一對端部折疊凸脊，其一體形成在所述本體上，其中每個端部折疊凸脊朝向軸向末端漸縮；以及中部折疊凸脊，其一體形成在所述本體上并連接在所述至少一對端部折疊凸脊之間；其中，閉合腔體構造成能通過充脹所述內腔從折疊狀態轉變為徑向擴張且軸向收縮的展開狀態。

當可充脹的內腔中填充有壓力流體時，閉合腔體借助于展開軸向折疊凸脊、端部折疊凸脊和中部折疊凸脊而實現在徑向上的膨脹或擴張，這種膨脹或擴張僅需較小的驅動壓力就可以實現。同時閉合腔體借助于折角的角度變化可以實現其整體在軸向上的收縮，避免由于端面膨脹對一部分軸向收縮力進行抵消而導致降低所能夠產生的最大作用力。該閉合腔體的構造簡單且易于操作，并具有較高的安全性。

優選地，所述中部折疊凸脊包括相間隔的多個第二軸向折疊凸脊。這樣，提供了一種結構簡單的中部折疊凸脊。

優選地，所述中部折疊凸脊包括多個波紋折疊凸脊。這樣，提供了另一種結構簡單的中部折疊凸脊。

優選地，所述折紙結構由柔性不可伸縮的薄膜材料制成。這樣，避免了材料自身的拉伸特性對壓力流體產生的作用力造成抵消，降低軟體肌肉的力重比。

根據本發明的另一個方面，提供了一種軟體肌肉，其中，包括：前述的閉合腔體；可變形地包圍所述閉合腔體以將徑向膨脹轉化為軸向收縮的限制機構；連接至所述限制機構的端部連接件；以及穿過所述端部連接件并與所述閉合腔體的內腔相連通的管路。