[發明專利]多自由度變剛度的模塊化柔性驅動器及仿生機器人

在審

• 申請號: 202210435408.6
• 申請日: 2022-04-24
• 公開（公告）號: CN114770486A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 房付熠;李汶柏;易子琛;鄧達鵬;趙天昊;王藝霖;張文明
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

1.一種多自由度變剛度模塊化柔性驅動器，其特征在于，包括快連上基座(1)、伸縮單元(3)、變剛度單元(2)以及快連下基座(4)，所述變剛度單元(2)圓周分布在快連上基座(1)和快連下基座之間(4)上；所述伸縮單元豎(3)直固定在快連上基座(1)和快連下基座(4)圓周中心；

當所述伸縮單元(3)處于真空狀態時，所述伸縮單元(3)伸縮，向所述快連上基座(1)和所述快連下基座(4)施加拉力，驅使模塊整體壓縮，帶動所述變剛度單元(2)進一步彎曲，儲備彈性勢能；

將所述變剛度單元(2)一側抽真空，使所述變剛度單元(2)向另一側進行變形，帶動模塊整體進行彎曲；停止抽氣后，所述伸縮單元(3)和所述變剛度單元(2)接通大氣，所述伸縮單元(3)不再產生拉力，所述變剛度單元(2)瞬間釋放能量，使模塊產生一個跳躍的動作，從而完成一個動作循環。

2.根據權利要求1所述的多自由度變剛度模塊化柔性驅動器，其特征在于，所述伸縮單元(3)包括人工肌肉導管(301)、人工肌肉折紙式骨架(302)、人工肌肉柔性外表皮(303)以及人工肌肉快連器(304)，所述人工肌肉柔性外表皮(303)包覆在所述人工肌肉折紙式骨架(302)上，所述人工肌肉折紙式骨架(302)的兩端連接所述人工肌肉快連器(304)，所述人工肌肉柔性外表皮(303)插入到人工肌肉快連器(304)的深槽中，所述人工肌肉導管(301)一端插入到人工肌肉柔性外表皮(303)中，所述人工肌肉導管(301)另一端連接氣泵；

當所述伸縮單元(3)處于自然狀態時，所述人工肌肉折紙式骨架(302)撐開，所述人工肌肉柔性外表皮(303)鋪展，驅使所述伸縮單元(3)整體長度伸長；

當所述伸縮單元(3)處于真空狀態時，所述人工肌肉柔性外表皮(303)在大氣壓的作用下向內收縮，同時推動所述人工肌肉折紙式骨架(302)壓縮，且所述人工肌肉柔性外表皮(303)收到人工肌肉折紙式骨架(302)的限制，向折現的凹處皺縮，驅使所述伸縮單元(3)整體長度縮短。

3.根據權利要求2所述的多自由度變剛度模塊化柔性驅動器，其特征在于，所述變剛度單元(2)包括變剛度彈性元件導管(201)、變剛度彈性元件外表皮(202)、變剛度彈性元件內層摩擦片(203)，所述變剛度彈性元件內層摩擦片(203)層疊排列，所述變剛度彈性元件外表皮(202)包裹于所述變剛度彈性元件內層摩擦片(203)的外側，所述變剛度彈性元件導管(201)連接于所述變剛度彈性元件外表皮(202)的一端。

4.根據權利要求3所述的多自由度變剛度模塊化柔性驅動器，其特征在于，所述快連上基座(1)上分別設有第一凸字形卡槽(101)、縱向快連卡槽(102)、第一彈性元件卡槽(103)、第一橫向快連卡槽(104)以及第一氣管導孔(105)；

所述第一氣管導孔(105)分布于所述快連上基座(1)的圓心，所述第一凸字形卡槽(101)呈圓周對稱分布于所述第一氣管導孔(105)的外側，所述縱向快連卡槽(102)和所述第一彈性元件卡槽(103)呈圓周對稱分布于所述第一凸字形卡槽(101)的外側，且所述縱向快連卡槽(102)和所述第一彈性元件卡槽(103)間隔分布，所述第一橫向快連卡槽(104)分布于所述縱向快連卡槽(102)的外側。

5.根據權利要求4所述的多自由度變剛度模塊化柔性驅動器，其特征在于，所述快連下基座(4)上分別設于第二凸字形卡槽(401)、縱向快連卡扣(402)、第二彈性元件卡槽(403)、第二橫向快連卡槽(104)以及第二氣管導孔(405)；

所述第二氣管導孔(405)分布于所述快連下基座(4)的圓心，所述第二凸字形卡槽(401)呈圓周對稱分布于所述第二氣管導孔(405)的外側，所述縱向快連卡扣(402)和所述第二彈性元件卡槽(403)呈圓周對稱分布于所述第二凸字形卡槽(401)的外側，且所述縱向快連卡扣(402)和所述第二彈性元件卡槽(403))間隔分布，第二橫向快連卡槽(104)分布于所述縱向快連卡扣(402)的外側。