[發明專利]一種剛度獨立可控的軟體機器人致動器

在審

• 申請號: 201810879442.6
• 申請日: 2018-08-03
• 公開（公告）號: CN109048856A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發明（設計）人: 徐琳;張坤;丁建寧;劉春成;吳聰;程廣貴;張忠強;王曉東
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J15/00;B65G47/90
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種剛度獨立可控的軟體機器人致動器，包括氣體致動部分和剛度調節部分，所述剛度調節部分包括剛度調節腔室和顆粒介質紗袋，所述剛度調節腔室位于所述氣體致動部分底部，所述剛度調節腔室內部平鋪所述顆粒介質紗袋，通過改變所述剛度調節腔室內的氣壓大小，改變致動器的剛度大小。所述氣體致動部分上表面呈鋸齒狀，所述剛度調節腔室粘接在所述氣體致動部分下表面。所述氣體致動部分包括若干個氣動膨脹腔室，單個所述鋸齒內部設有所述氣動膨脹腔室，且相鄰的所述氣動膨脹腔室通過內部通道連通。本發明可以使氣體致動器能夠在不影響運動柔韌性的前提下改變自身的剛度，可控性更強。

技術領域

本發明涉及軟體機器人領域，特別涉及一種剛度獨立可控的軟體機器人致動器。

背景技術

各研究組關于軟體機器人的設計構想多種多樣，但幾乎所有的研究組都遇到了相同的問題，即如何在保證軟體機器人特有柔性特點的前提下提高其承重能力？這一問題成為了國內外諸多大學的研究熱點。目前，較為成功的提高軟體機器人承重能力的案例可分為兩類：致動器內部改造和軟體機器人整體結構改造。

對于提高軟體致動器的剛度，Yingtian Li等人設計的向硅橡膠致動器腔室內填充顆粒的方法，使空氣壓力從20kPa變化到80kPa時，致動器剛度可以增加6倍以上。Argiolas等人提出的用無孔彈性體密封有孔彈性體泡沫的致動器設計，使彎曲致動器可以在其尖端施加高達5N的力，并且抓拾起200g的物體。這些改進可以有效的提高軟體致動器的承重能力，但都極大的損失了軟體致動器的變形比，只能通過軟體機器人整體結構的設計來彌補。

對于剛度可變的軟體機器人，國家實用新型專利申請號CN201210546744.4公開了上海交通大學研究的剛度可變的柔性內窺鏡機器人，其本體結構呈圓柱形，材料為硅膠，驅動結構由若干根驅動繩線控制，當驅動不同的繩線或者繩線組合時，機器人可以完成相應的變形動作。其剛度可變是伴隨運動過程產生的，與驅動結構強耦合形成，難以對軟體機器人的剛度進行獨立控制。

對于剛度可變的軟體機器人，國家實用新型專利申請號CN201220258024.3公開了一種磁流變連續體機器人操作器，它是基于模仿象鼻運動的原理，本體是長管型結構，外層通過4節圓柱形彈簧串聯而成，分別由4根線繩獨立驅動，線繩引入到電機驅動的滑輪上，從而帶動機器人運動，彈簧之間通過脊骨盤連接，每個脊骨盤的中間連接通有磁流變液的軟管，軟管外繞有線圈，通過改變線圈的電流控制磁流變液磁場的強度實現磁流變液的固液轉換，起到調節機器人剛度的作用。但是，由于此結構外層是彈簧，本身剛度就比較大，達不到一些軟體機器人特有材料的柔性要求，且磁流變液不通電的情況下本身就有一點的粘度，使機器人柔性又減少了許多。磁流變液在液固轉化方面性能較好，但是其很難保證軟體機器人在擁有很好的剛度的情況下又保持很好的柔性。

對于剛度可變的軟體機器人，國家實用新型專利申請號CN201410406336.8公開了浙江工業大學研究的主動可變剛度長臂式仿生軟體機器人，軟體機器人本體由基節和尾節組成，基節的基體由硅膠材料制成，設置3個側驅動腔和1個中心驅動腔，各驅動腔兩端封閉，由通氣管輸入高壓氣體以驅動機器人伸長或彎曲，為防止充氣后發生徑向變形，在各驅動腔內壁埋置約束彈簧，同時可增大整體剛度。同樣是在結構中加入剛度較大的彈簧，損害了軟體機器人特有材料的柔性，且其剛度調節主要通過控制中心驅動腔輸入壓縮氣體的壓力來實現，這種剛度調節方式剛度可變化范圍比較小。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種剛度獨立可控的軟體機器人致動器，在致動器運行的過程中調節其剛度，需要柔韌性的時候降低整體剛度，需要提高承重能力的時候提高整體剛度。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。