柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种柔韧耦合型软体驱动器，根据一个方面，该驱动器包括：气囊，气囊的一端具有通气导管；保持架，保持架形成为腔体结构，以容纳气囊；盖与保持架的开口面相配合；其中，保持架的腔体内具有梳状凹槽；并且，在保持架外部，保持架的侧部及底部均布置有凸起；并且，盖上形成有突出部，且突出部在盖与保持架相配合的一侧形成为凹部。根据本发明专利技术的另一方面，该驱动器中，在保持架的底部也形成有梳妆凹槽；并且，盖与保持架相配合的一侧形成为平面，突出部形成在盖的另一侧。根据本发明专利技术的驱动器，其柔性末端执行器包括：至少一个驱动器，用于为执行器提供驱动力；以及连接件，直通接头及紧固件。

【技术实现步骤摘要】
柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器
本专利技术涉及一种柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器。
技术介绍
末端执行器是连接机器人与操作对象的重要媒介。与传统的刚性末端执行器相比，软体末端执行器具有适应性强、安全性高、质量轻、成本低、能量利用率高等优点。近年来，软体末端执行器以其高度自适应性及潜在的应用前景，使其在工业产品装卸与装配、军事机器人、农业机器人和服务机器人得到了重要应用。目前，已经出现了很多有关软体末端的创新设计，例如，专利CN201510377294.4中公开了一种气动的软体抓持装置，该装置包括有气动软体机械手、导气支撑组件、导气基座、盖板和气源分流器；专利CN201610515673.X中公开了一种双通道软体手指及软体机器人，该双通道软体手指上设有手指末端、手指接头、柔性关节、手指指板和柔性节肩。目前，软体末端执行器主要由气动软体驱动器组成，普遍存在工作气压低、抓取力小的缺点。解决这一问题的有效手段是为软体驱动器增加驱动力增强层，但由于软体驱动器的结构形式多样，导致驱动力增强方面的工艺难度较大。因此，创造出工作气压高、抓取力大、且工艺简单的软体驱动器具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术针对现有软体驱动器的驱动力较小、及驱动力增强方面的工艺较为复杂等缺点，提供了柔韧耦合型的软体驱动器及其柔性末端执行器。根据本专利技术的柔韧耦合型软体驱动器，其构造原理是通过在软体材料制成的保持体中嵌入具有增强层的条形气囊，从而形成高柔性软体材料与高韧性纤维材料的柔韧耦合结构，以提高软体驱动器的工作压力与驱动力，并降低其增强工艺的难度。本专利技术的柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器提供了两个柔韧耦合型软体驱动器的实施方案，以及两个由该柔韧耦合型软体驱动构成的末端执行器的实施方案。根据本专利技术的一方面，柔韧耦合型软体驱动器包括：气囊，气囊的一端具有通气导管；保持架，保持架形成为腔体结构，该腔体结构具有开口面，腔体内能够容纳气囊；盖，盖与保持架顶部的开口面相配合。其中，在保持架内部，保持架的腔体内具有梳状凹槽，并且在保持架的外部，两个侧部及保持架的底部均布置有凸起，且在保持架的侧部和底部的过渡区域，该凸起互相连通，并通过圆弧过渡；并且，盖上也形成有突出部，且该突出部在盖与保持架相配合的一侧形成为凹部。根据本专利技术的一方面，优选地，在保持架的内部，腔体内的梳状凹槽能够从保持架顶部的开口面附近向内延伸至保持架腔体的底部；并且，根据本专利技术，该腔体内的梳状凹槽也能够向内延伸至保持架至少侧面高度的三分之二处。根据本专利技术的一方面，优选地，保持架的外侧面形成为对称面，并且两个对称面与其对称平面之间能够具有夹角，并且，保持架的底部的基准线与其开口面的基准线也能够具有夹角。根据本专利技术的一方面，优选地，布置在保持架的侧部及底部的凸起从该底部或侧部向外延伸，并且能够具有不同的尺寸和形状；在一个实施例中，该凸起能够具有两种不同的尺寸，举例而言，沿着保持架的侧部或其底部，靠近保持架近端的凸起尺寸能够是靠近远端的凸起尺寸的1.5倍；并且，不同尺寸的凸起的数量能够任意分布，例如，靠近保持架近端的大尺寸凸起的数量为靠近远端的小尺寸凸起的数量的2倍。进一步，优选地，该凸起能够沿着保持架的侧部或底部均匀分布，或者根据保持架的形状进行自适应的分布，从而由于凸起的尺寸大小及分布而改善保持架的刚度，并且能够增加驱动器抓取物体时的表面附着力。根据本专利技术的一方面，优选地，保持架的近端形成为圆形结构，以使得该驱动器能够与其末端执行器的刚性座相连接；其远端优选地形成为锥形结构，使得在抓取时，如果驱动器被置于水平状态下，其远端能够不易下坠。并且，优选地，保持架由柔性材料制成。根据本专利技术的一方面，优选地，盖的突出部为多个，且该突出部能够具有不同的尺寸；在一个实施方案中，该突出部具有两种不同的尺寸，并且能够根据盖的形状进行自适应的调整。并且，优选地，盖由柔性材料制成。在一个实施方案中，该盖与保持架通过粘接的方式实现配合。进一步，当盖与驱动器的保持架相配合之后，盖中与保持架开口面相配合一侧的凹部能够为气囊提供变形空间。根据本专利技术的一方面，在一个实施例中，保持架的开口面上能够设置多个横向的梳状凹槽，该凹槽能够使气囊被保持在保持架腔体内，并且在驱动器弯曲时保护气囊。根据本专利技术的一方面，优选地，气囊具有多层结构，并且当气囊被置于保持架内时，气囊能够与保持架的形状相适应。在一个实施例中，气囊由四层结构组成，其中，气囊的外两层由纤维材料制成，构成纤维增强层，能够增大该柔韧耦合型软体驱动器的刚度，并且能够增强气囊的驱动力；气囊的内两层为TPU气囊，其末端的通气导管与通气设备相连通。根据本专利技术的一方面，优选地，盖相对于保持架而言对气囊的束缚较小，并且由于盖中的凹部为气囊提供了变形空间，使得在对气囊进行充放气控制时，气囊与保持架能够弯曲；并且，盖由柔性材料制成，因此也能够与保持架一同变形；当盖的柔性比保持架更低时，或者通过减小盖的厚度，能够使得盖比保持架更易变形，使得气囊及保持架一体向与盖相对的一侧弯曲，从而驱动器弯曲以抓取物体。如上所述，根据本专利技术，通过在柔性材料形成的保持架中置入具有纤维增强层的气囊，从而形成高柔性软体材料与高韧性纤维材料的柔韧耦合驱动器，能够提高软体驱动器的工作压力与驱动力，并且降低了其驱动力增强方面的工艺难度。根据本专利技术的另一方面，柔韧耦合型软体驱动器包括：气囊，气囊的一端具有通气导管；保持架，保持架形成为腔体结构，该腔体结构具有开口面，腔体内能够容纳气囊；盖，盖与保持架顶部的开口面相配合。其中，在该保持架内部，保持架的腔体内具有梳状凹槽，并且在保持架外部，该保持架的底部也形成有梳状凹槽；并且盖上也形成有突出部，盖与保持架相配合的一侧形成为平面，突出部形成在盖的另一侧。根据本专利技术的另一方面，优选地，在保持架的外部，保持架底部的梳状凹槽能够从保持架的底部向内延伸至例如保持架的中部。并且，根据本专利技术的实施例，该梳状凹槽也能够在腔体内向内延伸至不少于保持架侧面高度的三分之一处。根据本专利技术的另一方面，优选地，在保持架内部，腔体内的梳状凹槽能够从保持架顶部的开口面附近向内延伸至保持架的底部。并且，根据本专利技术的实施例，该梳状凹槽也能够在腔体内向内延伸至不少于保持架侧面高度的三分之二处。根据本专利技术的一方面，优选地，保持架的外侧面形成为对称面，并且两个对称面与其对称平面之间能够具有夹角；并且，优选地，保持架底部的基准线与开口面的基准线也能够具有夹角。根据本专利技术的另一方面，优选地，保持架的近端形成为圆形结构，其远端形成为锥形结构。并且，该保持架优选地由柔性材料制成。根据本专利技术的另一方面，优选地，盖的突出部为多个，且多个突出部能够具有不同的尺寸；并且，根据本专利技术，该突出部能够根据盖子的形状进行自适应的调整。从而由于突出部的尺寸大小及分布而改善驱动器的刚度，并且能够增加驱动器抓取物体时的表面附着力。并且，优选地，盖由柔性材料制成。在一个实施方案中，该盖与保持架通过浇注的方式实现配合。根据本专利技术的另一方面，优选地，气囊具有多层结构，并且当气囊被置于保持架内时，气囊能够与保持架的形状相适应。在一个实施例中，气囊由四层结构组成，其中，气囊的外两层由纤维材料制成，构成加强纤维层，能够增大柔韧耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔韧耦合型软体驱动器，其特征在于：所述驱动器包括：气囊，所述气囊的一端具有通气导管；保持架，所述保持架形成为腔体结构，用于容纳所述气囊；盖，所述盖与所述保持架顶部的开口面相配合；其中，在所述保持架内部，所述腔体内具有梳状凹槽；并且，在所述保持架外部，所述保持架的侧部及底部均布置有凸起；并且其中，所述盖上形成有突出部，且所述突出部在所述盖与所述保持架相配合的一侧形成为凹部。

【技术特征摘要】
1.一种柔韧耦合型软体驱动器，其特征在于：所述驱动器包括：气囊，所述气囊的一端具有通气导管；保持架，所述保持架形成为腔体结构，用于容纳所述气囊；盖，所述盖与所述保持架顶部的开口面相配合；其中，在所述保持架内部，所述腔体内具有梳状凹槽；并且，在所述保持架外部，所述保持架的侧部及底部均布置有凸起；并且其中，所述盖上形成有突出部，且所述突出部在所述盖与所述保持架相配合的一侧形成为凹部。2.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，在所述保持架内部，所述腔体内的所述梳状凹槽能够从所述保持架的所述开口面附近向内延伸至至少保持架侧面高度的三分之二处。3.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述保持架的外侧面形成为对称面，并且两个所述对称面与其对称平面之间能够具有夹角；并且，其中，所述保持架的底部的基准线与所述开口面的基准线能够具有夹角。4.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，布置在所述保持架的侧部及的底部的凸起从所述侧部或底部向外延伸，并且能够具有不同的尺寸和形状；并且，其中，布置在所述侧部的凸起与布置在所述底部的凸起互相连通。5.如权利要求1所述的驱动器，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建涛，周盼，李海利，刘运朋，陈新博，柳春烨，许允斗，赵永生，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13