[發明專利]一種基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器

在審

• 申請號: 202011250409.0
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112428254A
• 公開（公告）日: 2021-03-02
• 發明（設計）人: 陳殿生;蔣永康
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J17/00;B25J17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器，并提供其制作方法。該剛軟復合驅動器由以下幾部分組成：近端剛性連接件、中段剛性連接件、遠端剛性連接件、近端關節驅動器和遠端關節驅動器。其中，近端剛性連接件、中段剛性連接件和遠端剛性連接件采用相同的材料，均有3D打印工藝加工而成，用于連接近端關節驅動器和遠端關節驅動器，同時起到支撐整體結構的作用；近端關節驅動器和遠端關節驅動器采用相同的材料與結構形式，包括可折疊片狀驅動器、剛性隔板和應變限制層。分別改變近端關節驅動器和遠端關節驅動器內的輸入氣壓大小，即可改變其各自的彎曲角度與末端的輸出力，進而實現兩自由度運動。集成多個剛性連接件與關節驅動器，便可實現多自由度運動。本發明中的剛軟復合驅動器可應用于多自由度靈巧手、手功能康復機器人、穿戴式設備等領域。

技術領域

本發明屬于軟體機器人技術領域。本發明設計的一種基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器，可實現兩自由度運動，可應用于多自由度靈巧手、手功能康復機器人、穿戴式設備等領域。

背景技術

軟體機器人具有傳統剛性機器人無可比擬的運動柔順性與安全性。近年來，軟體機器人技術呈現爆發式發展，在工業分揀、仿生、醫療等領域取得了廣泛的應用，是一個新興的多學科交叉研究方向。

輸出力不足與多自由度運動能力欠缺是制約當前軟體機器人發展的重要因素。為解決上述問題，現有研究大多將基于硅橡膠等材料的多腔道軟體驅動器與變剛度結構進行集成，造成整體系統過于繁雜，且加工周期較長。因此，研究基于新型結構形式的剛軟復合驅動器及其制作方法，具有重要的科學意義與應用價值。

發明內容

本發明針對現有軟體機器人存在的上述背景技術中的問題，提出一種基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器及其制作方法，為解決軟體機器人領域的輸出力不足、多自由度運動能力匱乏、制作流程復雜等問題提供一種新的思路。

一種基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器及其制作方法，其特征在于，所述剛軟復合驅動器包括：近端剛性連接件、中段剛性連接件、遠端剛性連接件、近端關節驅動器和遠端關節驅動器；

所述近端剛性連接件、中段剛性連接件和遠端剛性連接件采用相同的材料，均有3D打印工藝加工而成，用于連接近端關節驅動器和遠端關節驅動器，同時起到支撐整體結構的作用；

所述近端關節驅動器和遠端關節驅動器采用相同的材料與結構形式，包括可折疊片狀驅動器、剛性隔板和應變限制層；

所述剛軟復合驅動器制作方法包括以下步驟：(1)用激光切割機在熱塑性聚氨酯-纖維布上切割出組成可折疊片狀驅動器的上層結構與組成可折疊片狀驅動器的下層結構，所述上層結構與下層結構中熱塑性聚氨酯材料面對面放置并貼合；(2)采用熱壓工藝將所述上層結構與下層結構的邊緣處融化、粘接，并留出一定的距離以便于后續插入氣管；(3)將剛性隔板與應變限制層用專用的膠水粘接；(4)將可折疊片狀驅動器折疊成特定的形狀后，與剛性隔板及應變限制層進行組裝，最終制成遠端關節驅動器；

本發明的優點在于：(1)本發明提出的可折疊片狀驅動器具有輕質、加工周期短、價格低廉等優點；(2)本發明基于可折疊片狀驅動器的剛軟復合驅動器具有輸出力大的優點，且可通過多個剛軟復合驅動器的串聯，而實現多自由度運動；(3)本發明提出的剛軟復合驅動器具有大輸出力與多自由度運動等多種優點的同時，其整體結構設計較為簡單，易于學習，且可根據不同的使用需求來靈活地調整各個部件的形狀、材料與尺寸，可拓展性高。

附圖說明

圖1是本發明中剛軟復合驅動器的整體結構示意圖；

圖2是本發明中關節驅動器的結構組成、制作流程與工作原理圖；