[發(fā)明專利]用于彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810198461.2
• 申請(qǐng)日: 2018-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN110253561A
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 冷勁松;劉彥菊;管清華;孫健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/14
• 分類號(hào): B25J9/14;B25J13/08
• 代理公司: 北京隆源天恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11473
• 代理人: 閆冬;吳航

本發(fā)明提供一種用于彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置，包括：柔性管，該柔性管包括第一端和第二端；編織網(wǎng)套，該編織網(wǎng)套被布置在柔性管的外側(cè)，且包括第一端和第二端；第一端部連接組件，該第一端部連接組件與柔性管的第一端和編織網(wǎng)套的第一端固定連接，第一端部連接組件設(shè)有與柔性管的內(nèi)部連通的通孔；第二端部連接組件，該第二端部連接組件與柔性管的第二端和編織網(wǎng)套的第二端固定連接，第二端部連接組件密閉柔性管的第二端；其中，該驅(qū)動(dòng)裝置還包括至少一個(gè)柔性約束件，柔性約束件包括第一端和第二端，第一端部連接組件與柔性約束件的第一端固定連接，第二端部連接組件與柔性約束件的第二端固定連接。本發(fā)明的柔性驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便且精確。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械手領(lǐng)域，尤其涉及一種用于彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

眾所周知，在機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)操作中，彎曲運(yùn)動(dòng)是機(jī)械手運(yùn)動(dòng)中的一種基本運(yùn)動(dòng)形式。傳統(tǒng)的剛性機(jī)械手一般采用剛性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)動(dòng)，例如，多連桿結(jié)構(gòu)，這需要復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)和傳感控制系統(tǒng)來完成工作任務(wù)、適應(yīng)工作環(huán)境并避免在與人員互動(dòng)中造成意外傷害。與之相比較，柔性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)則由于自身的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈活性高、柔順性好的特點(diǎn)在機(jī)械手領(lǐng)域，特別是在與人員互動(dòng)較為頻繁的應(yīng)用中展示出了巨大的前景和潛力，成為各研究單位和商業(yè)機(jī)構(gòu)的焦點(diǎn)。

現(xiàn)有的柔性驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在各類仿生機(jī)器人、柔性機(jī)械臂、可穿戴運(yùn)動(dòng)輔助裝置、醫(yī)療康復(fù)設(shè)備等應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值，例如，作為氣動(dòng)人工肌肉。基于編織式柔性驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)人工肌肉一般采用內(nèi)部柔性管和外部編織網(wǎng)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)對(duì)內(nèi)部柔性管充氣時(shí)，內(nèi)部柔性管因彈性變形而抵靠外部編織網(wǎng)，但由于編織網(wǎng)的編織結(jié)構(gòu)，限制其徑向變形或軸向變形，從而帶動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)類似于生物骨骼肌力學(xué)特性的運(yùn)動(dòng)方式。然而，這種編織式柔性驅(qū)動(dòng)裝置僅能實(shí)現(xiàn)推拉運(yùn)動(dòng)，并不能實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)動(dòng)。另外，基于形狀記憶合金、導(dǎo)電聚合物、電/磁致伸縮器等的柔性驅(qū)動(dòng)裝置在實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)動(dòng)時(shí)，往往采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制方法復(fù)雜和/或控制精度較差的問題。

因此，需要提供一種能夠通過簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)、精確的控制來實(shí)現(xiàn)彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷中的至少一種，提出一種改進(jìn)的用于彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置能夠利用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)顯著地提高控制的精度。

為此，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于彎曲運(yùn)動(dòng)的柔性驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置包括：

柔性管，所述柔性管包括第一端和第二端；

編織網(wǎng)套，所述編織網(wǎng)套被布置在所述柔性管的外側(cè)，所述編織網(wǎng)套包括第一端和第二端；

第一端部連接組件，所述第一端部連接組件與所述柔性管的第一端和所述編織網(wǎng)套的第一端固定連接，所述第一端部連接組件設(shè)有與所述柔性管的內(nèi)部連通的通孔；

第二端部連接組件，所述第二端部連接組件與所述柔性管的第二端和所述編織網(wǎng)套的第二端固定連接，所述第二端部連接組件密閉所述柔性管的第二端；

其中，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括至少一個(gè)柔性約束件，所述柔性約束件包括第一端和第二端，所述第一端部連接組件與所述柔性約束件的第一端固定連接，所述第二端部連接組件與所述柔性約束件的第二端固定連接。

優(yōu)選地，所述柔性約束件被布置在所述柔性管與所述編織網(wǎng)套之間、所述編織網(wǎng)套外側(cè)或被嵌置在所述柔性管的管壁或所述編織網(wǎng)套的編織結(jié)構(gòu)中。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)裝置還包括柔性傳感器，所述柔性傳感器被布置在所述柔性約束件上或所述柔性約束件中。

優(yōu)選地，所述柔性傳感器被配置成將與所述驅(qū)動(dòng)裝置的彎曲狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)提供給控制系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述編織網(wǎng)套的編織角介于5°至54°或56°至85°的范圍內(nèi)。