[發(fā)明專利]一種兩自由度電驅動軟體驅動器

有效

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• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115625691B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 肖銳;楊虎嘯;陳柏宏;徐彥
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/12
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 萬尾甜;韓介梅

本發(fā)明公開了一種兩自由度電驅動軟體驅動器，所述驅動器包括上蓋板、軟基體、驅動單元、下蓋板，軟基體固接在上蓋板和下蓋板之間；所述驅動單元粘結于軟基體外表面凹槽內，驅動單元連接到外部電源，外部電源對驅動單元通電后，驅動單元發(fā)生收縮變形帶動軟基體扭轉，同時上蓋板與下蓋板之間的距離會隨著軟基體扭轉而減小，使得軟體驅動器可以同時執(zhí)行扭轉和收縮兩種方式的運動；切斷外部電源后，驅動單元逐漸伸長回復至初始長度，帶動軟基體反向扭轉，同時上蓋板和下蓋板之間的距離增加，軟體驅動器回復至初始狀態(tài)。本發(fā)明的兩自由度電驅動軟體驅動器，通過外部電源驅動且只需要很小的驅動電壓，結構簡單，響應速率快，具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明涉及軟體驅動器領域，尤其是一種兩自由度電驅動軟體驅動器。

背景技術

傳統的剛性機器人由剛性材料制成，它是一個高度集成的智能化機電系統，具有輸出載荷大、運動精確等優(yōu)點，但剛性機器人與目標物體之間通常是剛性接觸，存在剛性大、自重大、難以抓取易碎物品等缺點；軟體機器人具有固有的柔順性、靈活性和抗沖擊性等特點，可以與人之間產生安全的交互；由流體驅動的軟體驅動器，通常由壓縮空氣或者液體作為驅動源，這需要笨重的氣體壓縮機或者泵來輸送流體，且此類驅動器難以抵抗穿刺破壞，易發(fā)生流體泄漏，導致驅動性能大幅下降，另外，復雜的控制系統也是此類驅動器遇到的問題，針對以上情況，有必要研究一種新型的軟體驅動器來解決這些問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的為了解決背景技術中存在的問題，提供了一種兩自由度電驅動軟體驅動器。

本發(fā)明采用的技術方案如下：

一種兩自由度電驅動軟體驅動器，包括上蓋板、軟基體、驅動單元、下蓋板；軟基體固接在上蓋板和下蓋板之間，形成軟體驅動器的支撐框架；驅動單元粘結于軟基體外表面凹槽內，驅動單元連接到外部電源，對驅動單元通電，驅動單元會發(fā)生收縮變形帶動軟基體扭轉，同時上蓋板與下蓋板之間的距離會隨著軟基體扭轉而減小，使得軟體驅動器可以同時執(zhí)行扭轉和收縮兩種方式的運動；切斷外部電源后，驅動單元逐漸伸長，回復至初始長度，帶動軟基體反向扭轉，同時上蓋板和下蓋板之間的距離增加，軟體驅動器回復至初始狀態(tài)。

上述技術方案中，進一步地，所述的軟基體由硅膠材料澆筑而成，所述軟基體由四個相同的圓弧曲面包圍組成，圓弧曲面的上、下端面分別固定連接所述上蓋板和下蓋板(目的是防止軟基體產生不規(guī)則變形)，軟基體的四條棱邊上均布置有缺口，目的是為了削弱棱邊對軟體驅動器變形的抑制，其中每個圓弧曲面外表面上均布置有兩個沿同一對角線方向分布的六邊形凹槽(六邊形凹槽最長的對角線所在的直線與圓弧曲面的對角線重合)，在圓弧曲面內表面也布置有同樣的沿相反對角線方向分布的六邊形凹槽，外表面六邊形凹槽用于添加所述驅動單元，內表面六邊形凹槽用于減小圓弧曲面的厚度，使軟體驅動器更容易發(fā)生變形，外部電源對驅動單元通電時，軟體驅動器的所有圓弧曲面繞軟體驅動器的中心軸線扭轉。

進一步地，所述的軟體驅動器根據驅動單元布置的對角線方向不同，可分為順時針變形軟體驅動器和逆時針變形軟體驅動器。

進一步地，所述的上蓋板和下蓋板為樹脂材料經3D打印制成，上下蓋板上均設有圓弧結構，且所述圓弧的外徑和軟基體中圓弧曲面的內徑相同，目的是為了實現上下蓋板和軟基體的緊密連接。

進一步地，所述的驅動單元由液晶彈性體材料和包裹在液晶彈性體材料內部的金屬導線加工而成，其大小和形狀與凹槽相同；外部電源對驅動單元通電，金屬導線會加熱驅動單元，使驅動單元可以沿對角線方向發(fā)生收縮變形；所有驅動單元通過金屬導線串聯導通，然后與外部電源連接，形成封閉回路。

本發(fā)明的有益效果是：