[發(fā)明專利]一種預(yù)彎曲多變形氣動網(wǎng)格型軟體驅(qū)動器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310137404.4
• 申請日: 2023-02-20
• 公開（公告）號: CN115990901A
• 公開（公告）日: 2023-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 滕燕;譚暾旭
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;B25J15/12;B62D57/02;B29C69/00
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 張玲

本發(fā)明屬于軟體驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)彎曲多變形氣動網(wǎng)格型軟體驅(qū)動器。包括應(yīng)變層、應(yīng)變限制層以及用于將應(yīng)變層和應(yīng)變限制層粘合的中間粘合層；應(yīng)變層上設(shè)有多個并列設(shè)置且形狀呈“V”型的凸起層，相鄰的凸起層之間留有間隙，每一個凸起層的兩個呈鈍角的壁上的下部均設(shè)有斜氣腔室，位于一側(cè)的一組斜氣腔室的底部設(shè)有將該組的多個斜氣腔室連通的氣道，兩側(cè)的氣道和斜氣腔室關(guān)于應(yīng)變層的長中軸線對稱設(shè)置；應(yīng)變限制層施加沿軟體驅(qū)動器長中軸線的預(yù)拉伸力、使得軟體驅(qū)動器整體呈圓心角為θ的弧形。本發(fā)明通過兩組斜氣腔室對稱布置，可使得驅(qū)動器可分別實現(xiàn)彎曲運動和兩方向的彎扭運動，且用途廣泛。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟體驅(qū)動領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)彎曲多變形氣動網(wǎng)格型軟體驅(qū)動器。

背景技術(shù)

驅(qū)動器是機器人結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，是用于完成機器人各項工作的動力來源?，F(xiàn)有的驅(qū)動器多為剛性體，主要通過機械零件或者彈性關(guān)節(jié)連接組合成剛性機器人，其優(yōu)點為輸出力大、可實現(xiàn)精準控制等。但由于受到剛性材料的限制，使得由剛性驅(qū)動器制作成的機器人無法改變形狀大小、復(fù)雜的環(huán)境適應(yīng)性較低以及在人機交互時要時刻注意接觸安全等，如在狹小的空間內(nèi)作業(yè)、手術(shù)時不損害患者身體以及對精密易碎物品的抓取等。因此對驅(qū)動器的柔順性提出了更高的要求，軟體驅(qū)動器也就應(yīng)運而生。

在眾多軟體驅(qū)動器中，氣動網(wǎng)格型驅(qū)動器具有較為廣泛的影響，通常由一個應(yīng)變層和一個應(yīng)變限制層所構(gòu)成，對應(yīng)變限制層的氣動結(jié)構(gòu)進行氣壓驅(qū)動可使軟體驅(qū)動器發(fā)生彎曲變形。其結(jié)構(gòu)簡單、制作方便、對外力具有較好的扛毀損性及能夠結(jié)合自身的結(jié)構(gòu)特性實現(xiàn)復(fù)雜靈活的多自由度的運動等特點，使其能夠廣泛的應(yīng)用于各種操作型及運動型的軟體機器人研究當中?！癙neumatic?Networks?for?Soft?Robotics?that?Actuate?Rapidly”，Department?of?Chemistry?and?Chemical?Biology、Wyss?Institute?for?BiologicallyInspired?Engineering，Harvard?University，Advanced?Functional?Materials，Volume24?Issue15，Page2163～2170，January?2014，設(shè)計了一種快速氣動網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)軟體驅(qū)動器，此驅(qū)動器可在二維平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲運動，且具有良好的力學(xué)表現(xiàn)和彎曲特性、“Programmable?design?of?soft?pneu-net?actuators?with?oblique?chambers?cangenerate?coupled?bending?and?twisting?motions”，State?Key?Laboratory?ofMechanical?System?and?Vibration,Shanghai?Jiao?Tong?University，Sensors?andActuators?A:Physical，Volume271?Issue1，Page131～138，March?2018，在快速氣動網(wǎng)格的基礎(chǔ)上研究了不同的腔室角度對多腔室型軟體驅(qū)動器的彎曲性能的影響，使此類型驅(qū)動器可在三維空間內(nèi)運動、“Study?on?nonlinear?crawling?locomotion?of?modulardifferential?drive?soft?robot”，Research?Institute?of?Robotics,Shanghai?JiaoTong，Nonlinear?Dynamics，Volume97?Issue2，Page1107～1123，June?2019，利用多個氣動網(wǎng)格型驅(qū)動器組成一種差動型軟體爬行機器人，可使爬行機器人向前運動和轉(zhuǎn)向。但不足的是現(xiàn)有的氣動網(wǎng)格軟體驅(qū)動器只能實現(xiàn)二維和三維其中之一的運動，其運動形式單一及所應(yīng)用的軟體機器人驅(qū)動效率低等問題，使其具有較大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種預(yù)彎曲多變形氣動網(wǎng)格型軟體驅(qū)動器，驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)彎曲和兩方向的彎扭運動，驅(qū)動器引入預(yù)彎曲角，可在驅(qū)動器所應(yīng)用的軟體機器人上實現(xiàn)高效率驅(qū)動等。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種預(yù)彎曲多變形氣動網(wǎng)格型軟體驅(qū)動器，包括應(yīng)變層、應(yīng)變限制層以及用于將應(yīng)變層和應(yīng)變限制層粘合的中間粘合層；