[發明專利]一種剛柔耦合氣動肌肉

有效

• 申請號: 202110364848.2
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113084789B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 王曼溶;王文彪;鮑官軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發明公開了一種剛柔耦合氣動肌肉，包括骨架和沿骨架周向設置的若干氣管，所述骨架由若干軸節首尾活動連接組成，骨架與氣管通過設置于兩者端部的蓋板封閉固定，其中一個蓋板上設置有用于向氣管內充氣的充氣孔；所述軸節包括端軸節和間軸節，所述間軸節包括外軸節和套于外軸節內且能軸向活動的內軸節；所述間軸節的內軸節與相鄰間軸節的外軸節活動連接，其中一個端軸節與相鄰間軸節的外軸節活動連接，另一個端軸節與相鄰間軸節的內軸節活動連接。本發明通過剛性骨架和柔性氣管結合，在保證穩定運動的同時，不會對生物造成損傷。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種剛柔耦合氣動肌肉。

背景技術

隨著科學和技術的不斷發展，在過去的幾個世紀里，人類在許多方面都取得了重大的進展。機器人技術作為人類最偉大的發明之一，自20世紀 60年代初問世以來，經歷了短短的50年，已取得巨大的進步。工業機器人在經歷了誕生、成長、成熟期后，已成為制造業中必不可少的核心裝備，而且工業機器人不僅在工廠里成了工人必不可少的伙伴，而且正在以驚人的速度向航空航天、軍事、服務、娛樂等人類生活的各個領域滲透。剛性機器人的發展可以說是十分成熟。我國的工業機器人發展的歷史已經有20 多年。而目前的工業機器人大部分都實現了柔性控制，現在亟待解決的問題就是剛性機器人所存在的一些缺點。例如：和生物直接接觸，由于堅硬的外表可能會傷害到生物。由于剛性關節的存在，所以不夠靈活，以及無法忽視的重量問題。

例如公告號為CN104029217B的專利說明書中公開了一種基于萬向聯軸節式并聯機構的氣動肌肉仿生關節，主要部件包括：支撐桿，固定端平臺，連接軸，深溝球軸承，三根氣動肌肉，第一萬向聯軸節，前臂平臺，孔用彈性擋圈，圓螺母和六個第二萬向聯軸節，支撐桿的一端與固定端平臺的中心通過螺紋固連，另一端通過第一萬向聯軸節和連接軸與前臂平臺相連接；所述三根氣動肌肉與前臂平臺及固定端平臺的連接部分分別采用所述萬向聯軸節、連接軸、深溝球軸承和彈性擋圈連接，所述連接軸為一階梯軸，其一端加工螺紋，另一端加工有銷釘孔，其中三個第二萬向聯軸節通過連接軸的銷孔端與固定端平臺相連，其余三個第二萬向聯軸節通過連接軸的銷孔端與前臂平臺相連；兩個平臺上分別加工出三個120°均布的階梯孔；階梯孔中安裝深溝球軸承，并通過連接軸、圓螺母和孔用彈性擋圈固定。

軟體機器人就能很好地解決上述問題。它的柔軟使生物在與其直接接觸過程中不會受到傷害，還有它的運動的柔順性具有美感，且軟體機器人的材質密度也比剛性機器人低，這就意味著，軟體機器人的輕便。

例如公告號為CN105856219B的專利說明書中公開了一種具有自感知和驅動功能的氣動人工肌肉，其特征在于，包括纖維絲、彈性軟管、集絲卡箍、壓電體、圓柱套管、氣管接頭、卡箍、電極、驅動電路、感知電路和集絲孔；纖維絲以固定的編織角纏繞在彈性軟管外表面，組成編織網。

但是軟體機器人同樣存在著缺點，那就是不可控性，這就是軟體機器人的兩面性。所以將剛性機器人和軟體機器人相結合就是一個趨勢，可以揚長避短，達成最優解。

總之，各種類型機器人的出現和應用是人類進步的一大標志，在未來社會中，機器人的廣泛應用和發展是一個必然的趨勢。相信在不遠的將來，機器人技術將一定能夠為人類帶來更多的方便，為人類的文明和發展做出巨大的貢獻。

發明內容

本發明的目的在于提供一種剛柔耦合氣動肌肉，通過剛性骨架和柔性氣管結合，在保證穩定運動的同時，不會對生物造成損傷。

一種剛柔耦合氣動肌肉，包括骨架和沿骨架周向設置的若干氣管，所述骨架由若干軸節首尾活動連接組成，骨架與氣管通過設置于兩者端部的蓋板封閉固定，其中一個蓋板上設置有用于向氣管內充氣的充氣孔。

本方案采用剛性骨架和柔性氣管相結合的方式，剛性骨架起到支撐作用，其運動靈活，柔性氣管避免了與生物接觸時造成生物損傷，充分運用兩者優點，彌補兩者的不足，得到適用范圍廣的氣動肌肉。