[發明專利]一種柔性關節及柔性器械臂

在審

• 申請號: 202210339407.1
• 申請日: 2022-04-01
• 公開（公告）號: CN114748110A
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 史超陽;羅翔宇;王樹新
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: A61B17/00
• 分類號: A61B17/00;A61B34/30
• 代理公司: 北京中普鴻儒知識產權代理有限公司 11822
• 代理人: 曲芳兵

1.一種柔性關節，其特征在于，包括柔性連續體以及氣囊，其中：

柔性連續體上開設有與所述氣囊相匹配的氣囊通道；

氣囊置于所述氣囊通道內，氣囊一端與柔性連續體相固定；

所述氣囊與氣驅動模塊相連接，所述氣驅動模塊通過控制氣囊內部氣壓大小，實現柔性關節剛度連續可調。

2.根據權利要求1所述的柔性關節，其特征在于，所述氣驅動模塊包括空氣壓縮機、氣路通道、電磁閥、電氣比例閥以及控制模塊，其中：

空氣壓縮機用于向氣路通道提供氣源；

氣路通道與所述氣囊相連接；

所述電磁閥以及電氣比例閥分別設置于所述氣路通道上；

所述控制模塊與電磁閥以及電氣比例閥相連接。

3.根據權利要求1或2所述的柔性關節，其特征在于，所述柔性連續體為螺旋彈簧式結構，包括多個呈螺旋式連接的柔性關節體。

4.根據權利要求3所述的柔性關節，其特征在于，所述柔性連續體包括至少一個順時針螺旋段與至少一個逆時針螺旋段，所述順時針螺旋段與逆時針螺旋段相互連接。

5.根據權利要求1或4所述的柔性關節，其特征在于，所述氣囊設置有一個或多個，當氣囊數量設置為多個時，所述柔性連續體沿圓周向均勻布置數量與所述氣囊相匹配的氣囊通道。

6.根據權利要求5所述的柔性關節，其特征在于，所述柔性連續體的結構中心處設有中心骨架通道，中心骨架通道內設有鎳鈦合金桿，所述鎳鈦合金桿與柔性連續體粘接固定。

7.一種柔性器械臂，其特征在于，包括權利要求1至6任一所述的柔性關節、多個驅動絲以及絲驅動裝置，其中：

柔性連續體上沿圓周方向均勻分布數量與所述驅動絲相匹配的驅動絲通道，各個所述驅動絲一端穿過驅動絲通道并固定在柔性連續體端部，另一端與絲驅動裝置連接，所述絲驅動裝置通過驅動多個驅動絲進行拮抗運動實現柔性關節的彎曲。

8.根據權利要求7所述的柔性器械臂，其特征在于，所述驅動絲的數量為4，氣囊的數量為4，柔性連續體上設置沿圓周方向均勻分布的四個氣囊通道，每個氣囊通道對應一個驅動絲通道設置，所述氣囊以及氣囊通道可設置為柱狀或扁平狀。

9.根據權利要求8所述的柔性器械臂，其特征在于，所述氣驅動模塊包括兩個氣路通道，每個氣路通道分別與互為對側兩個氣囊相連接。

10.根據權利要求9所述的柔性器械臂，其特征在于，所述絲驅動裝置包括安裝框架以及裝配于安裝框架上的多組驅動機構，多組驅動機構分別用于驅動各個驅動絲；

各組所述驅動機構分別包括驅動電機、絲桿、絲桿螺母、光軸以及驅動絲固定板，其中：驅動電機用于驅動絲桿旋轉，絲桿螺母螺紋配合于絲桿上；光軸上設有光軸滑塊，光軸滑塊與絲桿螺母分別與驅動絲固定板裝配固定；驅動絲固定板用于固定驅動絲；所述絲桿轉動設置于安裝框架上，光軸固接于安裝框架上。