[發(fā)明專利]一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710359281.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107088884A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫中圣;唐威;郭鐘華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J13/00
• 分類號(hào): B25J13/00;A61H1/02
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心32203
• 代理人: 唐代盛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器是近幾年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型驅(qū)動(dòng)裝置，它利用氣壓驅(qū)動(dòng)，柔順性較好，驅(qū)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)安全，所以特別適合用于醫(yī)療康復(fù)，氣動(dòng)夾持等領(lǐng)域。Joseph L.McKibben設(shè)計(jì)出了最早的柔性驅(qū)動(dòng)器，被稱之為McKibben型PMA(Pneumatic Muscle Actuator)，其由橡膠管和纖維網(wǎng)組成，兩端由金屬挾箍密封。當(dāng)向管中充入氣體時(shí)，橡膠管會(huì)產(chǎn)生徑向膨脹和軸向收縮，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)拉力，但是此種驅(qū)動(dòng)器不能產(chǎn)生彎曲變形，不能用于驅(qū)動(dòng)手腕和手指產(chǎn)生彎曲動(dòng)作。

公開(kāi)號(hào)為CN 101863030A的中國(guó)專利，專利名稱為充氣伸長(zhǎng)型氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器，由扁平狀橡膠軟管和加在管外的加強(qiáng)網(wǎng)套構(gòu)成，軟管主體套在導(dǎo)桿上，向橡膠軟管內(nèi)充氣加壓時(shí)，整體會(huì)產(chǎn)生沿著軸向的膨脹變形，并且變形量較大，從而產(chǎn)生軸向的伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)器具有良好柔順性的直線驅(qū)動(dòng)器，但是其只能產(chǎn)生伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，不能產(chǎn)生彎曲變形。

公開(kāi)號(hào)為CN 1562583A的中國(guó)專利，專利名稱為氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)，包括端蓋、橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的螺旋鋼絲，橡膠管兩端與兩個(gè)端蓋密封連接，在橡膠管一側(cè)的管壁中嵌入約束鋼絲，且約束鋼絲與螺旋鋼絲的每一匝纏繞；通入一定壓力的氣體時(shí)，由于橡膠管一側(cè)嵌入的約束鋼絲限制此處的伸長(zhǎng)變形，而螺旋鋼絲又限制橡膠管的徑向變形，于是驅(qū)動(dòng)器整體朝著嵌入約束鋼絲這一側(cè)彎曲。這種驅(qū)動(dòng)器體積較大，剛性較大，不適合用于康復(fù)領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器無(wú)法產(chǎn)生彎曲變形或彎曲變形較小而不適合用于康復(fù)手腕、手指等關(guān)節(jié)的醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，包括前端端蓋、末端端蓋、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)、底層、箍，繩、軟管；

所述前端端蓋和末端端蓋分別位于波紋狀結(jié)構(gòu)的兩端，底層位于波紋狀結(jié)構(gòu)的下端；前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)、底層一起構(gòu)成內(nèi)部為波紋狀的腔體結(jié)構(gòu)；所述箍為半圓形結(jié)構(gòu)，箍套在波紋狀結(jié)構(gòu)的波峰位置和底層的外部；所述繩安裝在位于底層下端的兩端，且繩的長(zhǎng)度方向與波紋狀結(jié)構(gòu)的軸向方向一致；軟管安裝于前端端蓋處，與波紋狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部腔體相連通；所述前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)的材料均為彈性材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器具有良好柔順性，與人體具有良好的親和性；體積小，具備可穿戴性，特別適合于諸如康復(fù)手腕、手指等關(guān)節(jié)的醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。

(2)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行多次的彎曲性能和力學(xué)性能試驗(yàn)，其承壓能力強(qiáng)，末端輸出力大。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明氣動(dòng)加箍型柔性驅(qū)動(dòng)器的軸測(cè)圖。

圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器的主剖視圖和俯視圖。

圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器的箍的局部放大圖。

圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器康復(fù)手指應(yīng)用實(shí)例示意圖。

具體實(shí)施方式

為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。

結(jié)合圖1-圖3，本發(fā)明的一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，包括前端端蓋4、末端端蓋1、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3、底層7、箍2，繩6、軟管5；

所述前端端蓋4和末端端蓋1分別位于波紋狀結(jié)構(gòu)3的兩端，底層7位于波紋狀結(jié)構(gòu)3的下端；前端端蓋4、末端端蓋1、波紋狀結(jié)構(gòu)3、底層7一起構(gòu)成內(nèi)部為波紋狀的腔體結(jié)構(gòu)；所述箍2為半圓形結(jié)構(gòu)，箍2套在波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置和底層7的外部；所述繩6安裝在位于底層7下端的兩端，且繩6的長(zhǎng)度方向與波紋狀結(jié)構(gòu)3的軸向方向一致；軟管5安裝于前端端蓋4處，與波紋狀結(jié)構(gòu)3的內(nèi)部腔體相連通，用于對(duì)腔體內(nèi)部進(jìn)行充氣。所述前端端蓋4、末端端蓋1、波紋狀結(jié)構(gòu)3的材料均為可發(fā)生彈性變形的彈性材料。

進(jìn)一步的，所述箍2上端內(nèi)部設(shè)有弧形槽21，弧形槽21用于卡住波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置，避免箍2從波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置脫離。

進(jìn)一步的，所述箍2下端兩側(cè)分別設(shè)有定位槽22，繩6穿過(guò)定位槽22，定位槽22用于對(duì)底層7下端的細(xì)繩6進(jìn)行定位。

進(jìn)一步的，所述波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰至少為3個(gè)，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)關(guān)節(jié)的彎曲驅(qū)動(dòng)。