[發明專利]氣動柔性驅動器及網捕式氣動抓取裝置

有效

• 申請號: 202110309700.9
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN112976031B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 崔錦泉;冷洽;王智磊;王廷勇
• 申請（專利權）人: 青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 蔡光仟

本發明提供一種氣動柔性驅動器，包括中空的外殼、彈簧和氣泵，所述外殼包括伸縮段，所述伸縮段為可伸縮的螺旋褶皺式結構，所述彈簧位于所述伸縮段內且所述彈簧與所述伸縮段的內壁相抵靠，所述氣泵與所述外殼相連，所述氣泵用于抽取所述外殼內的氣體或向所述外殼內充氣，從而使所述伸縮段沿軸向收縮或伸長。本發明還提供一種網捕式氣動抓取裝置。

技術領域

本發明涉及柔性機器人技術領域，特別是涉及一種氣動柔性驅動器及網捕式氣動抓取裝置。

背景技術

柔性機器人由于其良好的靈巧性、柔順性和人機交互性等特性，被越來越多地應用于智能制造、醫療護理等眾多領域。柔性機器人均由柔性驅動器構成，現有的柔性驅動器包括電機驅動、氣液驅動和功能材料驅動等驅動方式，其中電機驅動機械手的控制性能較好；氣液驅動柔性機械手的柔順性較好，并且氣動氣源安裝方便、重量輕，氣動驅動在輕型柔性機械手中的應用最為廣泛；功能材料驅動是采用形狀記憶合金、超聲波、高分子聚合物和功能性液體進行驅動，其在要求機械手小巧輕便的場合中具有獨特的優勢。

專利CN201690001162.X提供了一種由流體壓力而膨脹和收縮的McKibben人工肌肉，其包括彈性管和編織管。彈性管是中空筒形彈性體，編織管由被以可移動方式在彈性管的周邊上扭曲的具有預定針織角度的圓形編織線構成。CN201911322023.3公開了一種軟體驅動器，特別涉及一種扭轉收縮人工肌肉，該軟體驅動器包括外封裝層、纖維繞組及彈性體；彈性體為中空結構，通過中空腔體內部充入驅動介質實現徑向膨脹和軸向收縮；纖維繞組設置于彈性體的外表面上，纖維繞組為螺旋結構，通過螺旋扭力驅動彈性體扭動；外封裝層套設于彈性體的外側，用于限制彈性體軸向伸出，并且可隨彈性體進行軸向收縮及徑向膨脹。這類柔性驅動器具有良好的靈巧性和柔順性，但是普遍存在收縮率小且收縮力不足的問題，性能良好的人工肌肉收縮率僅有30％多，所以設計制造出收縮率大且收縮力強的柔性驅動器具有重要的應用價值。

發明內容

本發明提供的氣動柔性驅動器，旨在解決上述背景技術存在的不足，該氣動柔性驅動器基于負壓原理和可伸縮的螺旋褶皺式結構，具有收縮率大和收縮力強等特性，解決了目前柔性驅動器收縮率小且收縮力不足的問題。

本發明提供一種氣動柔性驅動器，包括中空的外殼、彈簧和氣泵，所述外殼包括伸縮段，所述伸縮段為可伸縮的螺旋褶皺式結構，所述彈簧位于所述伸縮段內且所述彈簧與所述伸縮段的內壁相抵靠，所述氣泵與所述外殼相連，所述氣泵用于抽取所述外殼內的氣體或向所述外殼內充氣，從而使所述伸縮段沿軸向收縮或伸長。

進一步地，所述伸縮段的側壁沿徑向向外凸出形成外褶皺，所述外褶皺為螺旋形結構，所述伸縮段內于對應所述外褶皺的位置形成凹槽，所述彈簧卡在所述凹槽內。

進一步地，所述伸縮段為彈性結構，所述彈簧的直徑大于或等于所述外褶皺的內徑。

進一步地，所述彈簧的螺距與所述外褶皺的螺距相等，所述彈簧的總圈數與所述外褶皺的總圈數相等。

進一步地，所述外殼還包括第一固定段和第二固定段，所述第一固定段和所述第二固定段分別與所述伸縮段的兩端相連，所述第一固定段和所述第二固定段均分別與所述氣泵相連，或者所述第一固定段和所述第二固定段中的其中一者與所述氣泵相連，所述第一固定段和所述第二固定段中的另一者為密封結構。

進一步地，所述伸縮段彎折形成環形結構，所述第一固定段與所述第二固定段相靠近，所述氣動柔性驅動器還包括三通裝置和氣管，所述氣管的一端與所述三通裝置的一端相連，所述氣管的另一端與所述氣泵相連，所述三通裝置的另外兩端分別與所述第一固定段和所述第二固定段相連。

進一步地，所述氣動柔性驅動器還包括通氣接頭、氣管和密封接頭，所述通氣接頭與所述第一固定段相連，所述氣管的一端與所述通氣接頭相連，所述氣管的另一端與所述氣泵相連，所述密封接頭與所述第二固定段相連，所述密封接頭用于密封所述第二固定段。