[發(fā)明專利]一種充氣式柔性輕質(zhì)機械臂

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911283255.2
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110900654B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉金國;于雪華;劉玉旺
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J18/06
• 分類號: B25J18/06
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

1.一種充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：包括氣囊體(2)、瘦人工肌肉(4)、輸氣管道(5)、氣囊充氣罐(6)、機座(7)、空氣壓縮機(9)及氣壓回路模塊(10)，其中氣囊充氣罐(6)、空氣壓縮機(9)及氣壓回路模塊(10)分別安裝在機座(7)上，所述氣囊體(2)為至少四個，彼此之間通過關(guān)節(jié)軸(12)串聯(lián)連接、形成機械臂的連桿，且各氣囊體(2)內(nèi)部相通，位于第一的氣囊體安裝在所述氣壓回路模塊(10)上，并通過充氣管路與氣囊充氣罐(6)相連通，由該氣囊充氣罐(6)向各所述氣囊體(2)內(nèi)部充入比空氣輕的氣體，使充氣后的各氣囊體(2)懸浮在空氣中；每個所述氣囊體(2)上連接或跨越有僅能軸向伸縮的瘦人工肌肉(4)，該瘦人工肌肉(4)跨越三個氣囊體(2)，瘦人工肌肉(4)的兩端分別與所跨越的三個氣囊體(2)中位于兩側(cè)的連接，所述瘦人工肌肉(4)為內(nèi)部中空結(jié)構(gòu)，一端連接有輸氣管道(5)，另一端為封閉端；所述氣壓回路模塊(10)具有控制瘦人工肌肉(4)充氣或放氣的三位四通電磁換向閥(19)，該三位四通電磁換向閥(19)分別與所述空氣壓縮機(9)及輸氣管道(5)相連；所述空氣壓縮機(9)通過三位四通電磁換向閥(19)經(jīng)輸氣管道(5)向瘦人工肌肉(4)內(nèi)充氣，被充氣的瘦人工肌肉(4)與輸氣管道(5)連接的一端所相連的氣囊體(2)在瘦人工肌肉(4)因充氣而收縮的過程中作為基座保持不動，由作為基座的氣囊體(2)向遠離氣壓回路模塊(10)方向的其余氣囊體(2)則向充氣的瘦人工肌肉(4)一側(cè)轉(zhuǎn)動。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)分為鉛垂面瘦人工肌肉組及水平面瘦人工肌肉組，該鉛垂面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)在鉛垂面上對稱位于氣囊體(2)的上下兩側(cè)，所述水平面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)在水平面上對稱位于氣囊體(2)的左右兩側(cè)，該鉛垂面瘦人工肌肉組及水平面瘦人工肌肉組中的瘦人工肌肉(4)長度相等，任意一根瘦人工肌肉(4)均跨越三個氣囊體(2)；所述鉛垂面瘦人工肌肉組與水平面瘦人工肌肉組沿氣囊體(2)形成的機械臂連桿長度方向交替設(shè)置，且相鄰鉛垂面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉與水平面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉部分重疊。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述鉛垂面瘦人工肌肉組及水平面瘦人工肌肉組分別設(shè)有各自獨立的三位四通電磁換向閥(19)，每個三位四通電磁換向閥(19)分別通過輸氣管道(5)與鉛垂面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)或水平面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)相連；所述鉛垂面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)不同時充氣，即一根充氣、另一根放氣；所述水平面瘦人工肌肉組的兩根瘦人工肌肉(4)不同時充氣，即一根充氣、另一根放氣。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述氣囊體(2)在四個的基礎(chǔ)上，每增加一個氣囊體(2)即增加一組所述鉛垂面瘦人工肌肉組或水平面瘦人工肌肉組；相應(yīng)地，所述氣壓回路模塊(10)中增加一個所述三位四通電磁換向閥(19)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)由在乳膠管(15)外面包裹一層尼龍網(wǎng)織物(14)制成，一端為絕緣帶(17)，另一端為密封區(qū)域(16)，在所述絕緣帶(17)上開設(shè)有壓縮空氣入口(13)，該壓縮空氣入口(13)的一端與所述輸氣管道(5)相連，另一端與所述乳膠管(15)的內(nèi)部連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述壓縮空氣入口(13)與輸氣管道(5)為過盈配合連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)的兩端與氣囊體(2)之間設(shè)有粘結(jié)在氣囊體(2)上的樹脂墊片(3)，該瘦人工肌肉(4)、樹脂墊片(3)及氣囊體(2)通過大力馬線(18)連接在一起。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣式柔性輕質(zhì)機械臂，其特征在于：所述氣囊體(2)為尼龍共擠膜與聚乙烯共擠膜兩層材料制成的氣囊，該氣囊體(2)的兩端對稱設(shè)有關(guān)節(jié)軸(12)。