[發明專利]靈敏軟體執行器及其應用

有效

• 申請號: 201910254704.4
• 申請日: 2019-03-31
• 公開（公告）號: CN109877864B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 劉東升;臧紅彬;周穎玥
• 申請（專利權）人: 西南科技大學
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J9/14
• 代理公司: 綿陽山之南專利代理事務所(普通合伙) 51288
• 代理人: 沈強

本發明公開了一種靈敏軟體執行器及其應用，屬于軟體機器人領域，目的在于解決現有的軟體執行器存在響應速度慢的缺陷。該靈敏軟體執行器包括柔性合金層、驅動組件、彈性限制層，所述柔性合金層為薄片狀，所述柔性合金層具有直線形態和卷曲形態兩種初始形態；所述驅動組件包括用于與氣源相連的氣體輸送管、驅動氣囊，所述氣體輸送管與驅動氣囊相連且氣體輸送管能向驅動氣囊進行輸氣和放氣。本申請的軟體執行器具有相應速度快的優點，且最大的響應速率達到了32.7 cm/s。除此之外，發明人基于靈敏軟體執行器，通對多種運動形態的研究，實現了仿生手的靈敏控制、機械皮膚、螺旋夾持器、可變形爬行機器人的制備。本申請構思巧妙，設計合理，結構簡單。

技術領域

本發明涉及軟體機器人領域，尤其是軟體機器人執行機構領域，具體為靈敏軟體執行器及其應用。本申請的執行器具有響應速率快，執行效率高等優點，能夠滿足不同情景下的應用需求，具有較高的應用價值和較好的應用前景，值得大規模推廣和應用。

背景技術

軟體材料擁有許多天然的優勢，例如：柔順性、遲滯性、流動性等。這些優勢使得軟體機器人適用于很多傳統機器人無法涉足的領域，例如：軟體可穿戴設備、軟體夾持器、醫療和手術、環境偵查等。但這些優勢同樣給軟體機器人帶來了響應速度緩慢、執行效率低等弊端。為了解決這些問題，越來越多的研究者投入到軟體執行器的設計研究之中。

針對不同材料特性并結合適應的驅動方式，能夠設計出各具特色的軟體執行器。因此，軟體材料的選用就顯得愈發十分關鍵。近年來，越來越多的軟體材料出現在人們視野當中，例如：橡膠、彈性聚合物、水凝膠、形狀記憶合金、Ecoflex、介電高彈體材料等。越來越多的軟體執行器隨之出現，但響應速率緩慢的問題依然沒有得到解決。與此同時，強光、磁場、濕度等苛刻的工作環境也對執行器提出了更高地要求。

目前，很多研究學者圍繞軟體執行器的設計和軟體機器人的實際應用領域做了大量的工作，并取得了不錯的進展。但軟體執行器響應緩慢的問題依然存在著，極大限制了軟體機器人的發展。

為了解決這個問題，本申請提出了一種響應靈敏的軟體執行器，以解決該問題。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對現有的軟體執行器存在響應速度慢的缺陷，提供一種靈敏軟體執行器及其應用。本申請的軟體執行器具有相應速度快的優點，且最大的響應速率達到了32.7 cm/s。除此之外，發明人基于靈敏軟體執行器，通對多種運動形態的研究，實現了仿生手的靈敏控制以及機械皮膚、螺旋夾持器、可變形爬行機器人的制備。本申請構思巧妙，設計合理，結構簡單，具有較高的應用價值和較好的應用前景。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

靈敏軟體執行器，包括柔性合金層、驅動組件、彈性限制層，所述柔性合金層為薄片狀，所述柔性合金層具有直線形態和卷曲形態兩種初始形態；

所述驅動組件包括用于與氣源相連的氣體輸送管、驅動氣囊，所述氣體輸送管與驅動氣囊相連且氣體輸送管能向驅動氣囊進行輸氣和放氣；

所述驅動氣囊位于柔性合金層向內卷曲的一側，所述彈性限制層設置在驅動氣囊與柔性合金層外側，所述彈性限制層使得驅動氣囊與柔性合金層緊密貼合為一體且彈性限制層能限制驅動氣囊沿其徑向的膨脹并將驅動氣囊的運動轉化為沿驅動氣囊的軸向形變；

或包括柔性合金層、第三氣囊、固定層，所述柔性合金層為薄片狀，所述柔性合金層具有直線形態和卷曲形態兩種初始形態，所述柔性合金層的中部設置有沿垂直于其軸向的折痕，所述折痕的開口方向位于柔性合金層未設置驅動氣囊的一側，所述固定層為兩個且設置于柔性合金層上，所述固定層分別位于折痕的兩側且固定層能對柔性合金層的兩臂起到固定作用。

所述柔性合金層采用金屬材料制成，所述柔性合金層呈薄片條狀，所述柔性合金層沿其卷曲運動方向對稱設置，所述柔性合金層具有直線形態和卷曲形態兩種初始形態且柔性合金層在外力作用下能在直線形態和卷曲形態之間轉換。