[發明專利]一種新型氣線耦合結構的軟體機器人

在審

• 申請號: 202310414706.1
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116423534A
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 劉志杰;馬杰;楊靜;秦勃;李亦歡;李明各
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供一種新型氣線耦合結構的軟體機器人，所述軟體機器人的主體包括線驅動單元、氣驅動單元和耦合單元；其中，所述線驅動單元的幾何結構呈錐形，其尾部預留預定長度的驅動線以連接動力系統；所述氣驅動單元包括氣動關節，所述氣動關節采用折紙結構，并在上下表面開設第一通孔以實現通氣以及線驅動單元的走線；所述耦合單元包括多個耦合關節，用于實現所述線驅動單元與所述氣驅動單元的耦合。本發明結合兩種驅動方式的優勢，具有彎曲性能優、重量小、空間占用小的優點，極大優化了軟體機器人整體的內部驅動結構和彎曲性能。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及一種新型氣線耦合結構的軟體機器人。

背景技術

隨著機器人運用領域持續擴大，醫療保健、復雜地形勘探等特殊領域對機器人的柔順性提出了更加嚴苛的要求。近幾年，軟體機器人的出現解決了傳統機器人在特定應用環境下的不足，憑借其不受約束的自由度、優良的變形效果、相對簡單的控制等特點，在工業制造、醫療設備、航空航天等領域得到了廣泛應用。

線驅動軟體機器人憑借容易實現精準控制，受到各個機構的廣泛關注。蔣萬里等[蔣萬里,唐斌,張平.線驅動柔性臂捕獲裝置的多體動力學特性分析[J].現代制造技術與裝備,2021,57(07):28-29]以線驅動柔性機械臂捕獲裝置為研究對象，提出一種多柔體動力學建模方法，該模型能夠較好地模擬線驅動柔性機械臂的運動軌跡和整體變形狀態，捕獲效果較好。盛林等[Sheng?L,Bi?C.AWire-Driven?Soft?Manipulator?Based?onFlexible?Curved?Beam?Joints[J].Procedia?Computer?Science,2020,166:434-437]提出了一種基于柔性彎梁關節的鋼絲繩驅動機械手，機械手臂由柔性彎梁節點組成，使用四根導線控制手臂的彎曲角度。線驅動方式反應速度快、控制精確，且排布靈活，幾何空間占用少，可以使質量較大的驅動器(電機)遠離末端執行機構，通過合理的排布，達到減輕末端執行器慣量、提升動態性能的目的。但是，采用單一線驅動方式驅動的軟體機器人難以實現伸縮功能，使其應用場景受到限制。

氣驅動方式則彌補了這一不足，使機器人具備伸縮功能。秦超等[秦超.基于氣驅動的柔性手部功能康復機器人研究[D].哈爾濱工業大學,2021]設計一款基于氣驅動的柔性手功能康復機器人，利用氣驅動的伸縮功能，提高患者手部的康復訓練效果。Hosovsky等[A.Hosovsky,J.Pitel,K.Zidek,et?al.Dynamic?Characterization?and?Simulation?ofTwo-link?Soft?Robot?Arm?with?Pneumatic?Muscles[J].Mechanism?and?MachineTheory,2016,103:98-116]采用氣動肌肉作為驅動設計一種二關節連桿的柔性機械臂，該機械臂采用氣動肌肉對拉的結構形式，構成兩組氣動關節。氣驅動方式調節方便、可伸縮、結構簡單、成本低且壽命長，并且易于標準化、系列化和通用化。但是，采用單一氣驅動方式進行控制具有時滯性，控制精度與線驅動相比較差。