[發(fā)明專利]一種陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010434506.9
• 申請(qǐng)日: 2020-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111618839B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李特;李恒;劉海波;謝楠;劉闊;王永青
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/14
• 分類號(hào): B25J9/14
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于軟體機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。通過(guò)外部氣路連接裝置向并列排布的長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器充氣，串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)單元在壓強(qiáng)的作用下會(huì)產(chǎn)生膨脹收縮，與此同時(shí)，限制層將驅(qū)動(dòng)單元的膨脹和收縮傳遞給了平面驅(qū)動(dòng)器外平面，從而帶動(dòng)平面驅(qū)動(dòng)器的收縮。本發(fā)明的陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器具有安全舒適、變形大、改造性好等功能特點(diǎn)；采用扁平式軟體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)平面直線收縮；采用長(zhǎng)扁平結(jié)構(gòu)，可折卷成一定空間構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)三維空間的伸縮、扭轉(zhuǎn)功能；采用若干氣動(dòng)單元串聯(lián)連接和并聯(lián)排布，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的靈活設(shè)計(jì)組合；可應(yīng)用于仿生運(yùn)動(dòng)、醫(yī)療保健等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟體機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

具有類似生物骨骼肌運(yùn)動(dòng)特性的軟體驅(qū)動(dòng)器越來(lái)越得到研究者的關(guān)注。相比電機(jī)、液壓缸等傳統(tǒng)剛性驅(qū)動(dòng)器，軟體驅(qū)動(dòng)器具有順應(yīng)性好、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)收縮、彎曲、扭轉(zhuǎn)等動(dòng)作。軟體機(jī)器人與自然界生物的彈性模量比較接近、結(jié)構(gòu)柔軟度高、環(huán)境適應(yīng)性好、安全性高、功能多樣，在機(jī)器人驅(qū)動(dòng)、醫(yī)療康復(fù)、柔性抓取等諸多領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器具有質(zhì)量輕、變形大、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，相較于形狀記憶合金等智能材料驅(qū)動(dòng)，其技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟且應(yīng)用潛力大。彭光正等在專利CN101306535A公開(kāi)了一種氣動(dòng)人工肌肉，主要由外層編織網(wǎng)、內(nèi)層膨脹管、密封組件和帶通氣孔密封組件組成，充氣后氣動(dòng)人工肌肉沿徑向膨脹，沿軸向收縮，并輸出一定的拉力。姚建濤等在專利CN106426146B中公開(kāi)了一種一種雙作用氣動(dòng)人工肌肉，該氣動(dòng)人工肌肉由多個(gè)氣囊組成，分別對(duì)推程氣囊、拉程氣囊充氣可實(shí)現(xiàn)雙作用氣動(dòng)人工肌肉的推拉功能。楊衛(wèi)民等在專利CN103753524A中公開(kāi)了一種仿章魚(yú)觸手適應(yīng)性抓取軟體機(jī)械手，主要包括觸手、氣管、電氣比例閥、應(yīng)變片和電磁閥，觸手內(nèi)部均勻分布有成組的橢球形調(diào)壓型腔，通過(guò)對(duì)球形調(diào)壓型腔通入氣壓產(chǎn)生形狀變化，從而控制觸手彎曲，實(shí)現(xiàn)對(duì)物體纏繞。現(xiàn)有伸縮型氣動(dòng)軟體驅(qū)動(dòng)器多為圓柱型/矩形結(jié)構(gòu)、采用纏繞纖維線的方式實(shí)現(xiàn)變形約束，空間彎折能力較差。目前，對(duì)于平面收縮結(jié)構(gòu)的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器研究較少。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述裝置的不足，提出一種陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器采用扁平式軟體結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)平面直線收縮；可折卷成一定空間構(gòu)型，實(shí)現(xiàn)三維收縮；采用若干氣動(dòng)單元串聯(lián)連接和并聯(lián)排布，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的靈活設(shè)計(jì)組合；采用PU規(guī)格氣管作為外部氣路連接裝置，實(shí)現(xiàn)與外部氣路便捷快速連接。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種陣列式串并聯(lián)結(jié)構(gòu)的平面軟體氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，包括驅(qū)動(dòng)模塊1、外平面模塊2和外氣路連接模塊3；

所述的驅(qū)動(dòng)模塊1由若干長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器101并聯(lián)排列；所述的長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器101由若干驅(qū)動(dòng)單元102串聯(lián)組成，驅(qū)動(dòng)單元102按照預(yù)設(shè)方向連接；所述的驅(qū)動(dòng)單元102包括限制層103、氣路通道104和驅(qū)動(dòng)空腔105；所述的限制層103在驅(qū)動(dòng)單元102最外層由圓周排列的長(zhǎng)條組成，連接驅(qū)動(dòng)單元102和外平面模塊2，不僅限制長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器101徑向膨脹，還連接長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器101和外平面模塊2；驅(qū)動(dòng)空腔105為圓柱型空腔，充入氣體后徑向膨脹軸向收縮；不同驅(qū)動(dòng)單元102之間通過(guò)氣路通道104連接傳遞氣體；所述的驅(qū)動(dòng)單元102外輪廓兩側(cè)為圓臺(tái)結(jié)構(gòu)，在相鄰驅(qū)動(dòng)單元102軸向相接后向內(nèi)凹陷產(chǎn)生更大軸向收縮；所述驅(qū)動(dòng)模塊1由硅橡膠制成；

所述的外平面模塊2包括上下面201、側(cè)面202和前后面203；所述的上下面201為主要面，通過(guò)限制層103與驅(qū)動(dòng)單元102連接，限制驅(qū)動(dòng)空腔105的徑向膨脹；所述的側(cè)面202與驅(qū)動(dòng)單元102通過(guò)限制層103連接；前后面203兩端與長(zhǎng)圓柱驅(qū)動(dòng)器101的兩端相接，主要起密封包覆作用；所述的外平面模塊2由硅橡膠制成；

所述的外氣路連接模塊3為PU管，通過(guò)快速氣動(dòng)接頭與外部氣源相接；所述的外氣路連接模塊3由PU材質(zhì)制成；