[發明專利]一種利用流體驅動的多自由度軟體機械臂、軟體機械臂系統

在審

• 申請號: 202110791540.6
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113400294A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 周俊杰;張建
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J9/14
• 分類號: B25J9/14;B25J9/00;B25J18/06
• 代理公司: 成都天匯致遠知識產權代理事務所(普通合伙) 51264
• 代理人: 韓曉銀

本發明屬于程序控制機械手技術領域，公開了一種利用流體驅動的多自由度軟體機械臂、軟體機械臂系統，利用流體驅動的多自由度軟體機械臂設置有機械臂基體；驅動彈性腔，通過硅膠澆注在所述機械臂基體內部；剛度調節腔，通過硅膠澆注在所述機械臂基體內部，與所述驅動彈性腔交錯布置；接頭連接件，與所述機械臂基體卡接安裝；接頭密封蓋，通過快插接頭固定安裝在所述接頭連接件的外側。軟體機械臂由柔性材料制成，而由于柔性材料易變形的特性，使得軟體機械臂容易受環境條件影響而發生被動形變，對其運動的重復性定位精度造成影響，同時，其柔順被動變形也帶來低輸出力的問題，因此軟體機械臂可變剛度的特性就尤為重要。

技術領域

本發明屬于程序控制機械手技術領域，尤其涉及一種利用流體驅動的多自由度軟體機械臂、軟體機械臂系統。

背景技術

目前，業內常用的現有技術是這樣的：

由于傳統剛性機器人大多數由限制了彈性變形能力的剛性材料制成，其形狀適應特定的外部約束與障礙，具有高度精確性的特點，但很難表現出高度可變形能力與對不同環境的適應性，隨著需求領域的繼續擴大，醫療保健、復雜地形勘探等特殊領域對機器人提出了更加嚴苛的要求，能夠適應非結構化環境的特殊機器人成為研究熱點方向。

軟體機械臂以其結構輕便，運動靈活而見長；目前的軟體機械臂一般采用硅膠或橡膠等柔性材質，內部設有氣腔，通過向氣腔充氣或抽出氣腔內的氣體，使氣腔內部氣壓發生變化，來驅動氣腔的收縮，從而實現軟體機械臂發的整體伸縮等功能。但目前的軟體機械臂大多只能實現單自由度或兩個自由度的動作，現有技術一提出了一種軟體機械臂，但只能實現螺旋式扭轉動作，不能實現伸縮、彎曲動作；現有技術二提出的機械臂只能在關節處實現彎曲，主體部分只能實現單自由度的伸縮。

綜上所述，現有技術存在的問題是：

目前的軟體機械臂大多只能實現單自由度或兩個自由度的動作，如只能實現扭轉運動，或者是只能完成彎曲運動，很難同時完成各方向彎曲、伸長的動作。

解決上述技術問題的難度在于：

（1）軟體機械臂的結構設計及柔性結構成型工藝問題。

（2）如何實現流體驅動系統與軟體機械臂的模塊化集成，并保證流體的可靠密封以及在多段機械臂中的傳輸，而且要約束軟體機械臂的徑向變形。

解決上述技術問題的意義在于：

本發明在軟體機械臂可以完成3自由度的運動的同時，并保證了驅動流體的可靠密封，及流體驅動系統與軟體機械臂的模塊化集成。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種利用流體驅動的多自由度軟體機械臂。

本發明是這樣實現的，一種利用流體驅動的多自由度軟體機械臂，該利用流體驅動的多自由度軟體機械臂設置有機械臂基體；

驅動彈性腔，通過硅膠澆注在所述機械臂基體內部；

剛度調節腔，通過硅膠澆注在所述機械臂基體內部，與所述驅動彈性腔交錯布置；

接頭連接件，與所述機械臂基體卡接安裝；

接頭密封蓋，通過快插接頭固定安裝在所述接頭連接件的外側。

進一步，所述驅動彈性腔的前后兩端分別套裝有彈性腔前端堵頭和彈性腔后端堵頭，所述驅動彈性腔的內側一體設置有彈性腔內層。

進一步，所述驅動彈性腔的外側設置有彈性腔約束層。

進一步，所述彈性腔前端堵頭的中部設置有供流體通過的通孔。

進一步，所述驅動彈性腔和剛度調節腔各至少3個。

本發明的另一目的在于提供一種安裝有所述利用流體驅動的多自由度軟體機械臂的軟體機械臂系統，該軟體機械臂系統由多節所述利用流體驅動的多自由度軟體機械臂串聯構成。

綜上所述，本發明的優點及積極效果為：