一种挠性致动器制造技术

一种挠性致动器，包括： 长的活动部分，向主液体腔移动的液体使其弯曲； 储液囊，所述液体可在所述储液囊和所述主液体腔之间双向移动； 泵，使所述液体在所述储液囊和所述主液体腔之间移动；和 泵驱动单元，用来控制所述泵， 其特征在于，所述活动部分包括构成所述主液体腔的长管、沿所述管子的长度方向以预定间距排成一列的若干框架件、和用来保持所述框架件对齐的弹性芯部件，所述管子是用挠性的弹性材料制成的，包括沿所述长度方向以预定间距设置的若干扁平扩大中空部分和连接在所述扩大中空部分之间的狭窄中空部分，所述若干框架件是由扁平件构成，并通过将所述管子的所述狭窄中空部分插入设在紧靠所述芯部件的侧面的凹槽或孔中来纵向固定所述若干扩大中空部分，所述活动部分带有产生大弯曲力的第一弯曲部分和产生小弯曲力的第二弯曲部分，布置在所述第一弯曲部分的所述扩大中空部分具有大横截面面积，而布置在所述第二弯曲部分的所述扩大中空部分具有小横截面面积。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种挠性致动器，可用来驱动能握、夹、推的机器人和能模仿动物动作的宠物机器人。此外，如日本公开特许公报No.2-17204所介绍的，还有一种不同于第一现有技术的致动器，其中驱动源和泵集成到液压缸中(以下称作第二现有技术)。作为机器人手指的致动器必须能象人的手指一样弯曲，并可以围起来以握住软物体如水果或纸杯，以及用其顶端夹紧小物体如螺丝，或弯曲起来用其顶端推动开关。在用整个机器人手指握住纸杯时，希望在整个手指能产生基本上均匀的弯曲力。另一方面，在用顶端夹紧物体时，希望能产生与离开顶端距离成正比的弯曲力，可称为力矩。减小顶端的弯曲力可以节省用于弯曲的能量。然而，在所述第一现有技术中，整个致动器以预定弧度弯曲来握住物体，而不具有能在各部分产生适当弯曲力的结构。因此，很难按此设计出象人的手指一样能够以适当的握力进行各种操作，如围起来以握住软物体、用顶端夹紧小物体或推动开关的致动器。所述第二现有技术属于活塞式的，需要有许多致动器和辅助传感器或类似的机构来形成挠性致动器，因此难以将这种致动器用作机器人手指。即使将根据第一现有技术和第二现有技术的致动器用作能细致模仿动物动作的宠物机器人，也必须设有许多传感器和复杂的机构，从而使外观十分复杂。此外，在第一现有技术和第二现有技术中，必须将工作液体输送到压力腔中，或者将工作液体从压力腔中排出的泵必须通过液体管道(在现有技术中称作工作管道)布置在外面，所以不能提供小型的致动器。因此，难以将这种致动器用作能细致模仿动物动作的宠物机器人。当液体被用作第一现有技术和第二现有技术的工作液体时，用来储存这种液体的储液囊与泵一起布置在外面。当储液囊在压力腔(以下称作主液体腔)上方时，以及当储液囊在主液体腔下面时，由于重力作用而供应到主液体腔中或是从主液体腔排出的液体数量会由于圆筒形弹性体的位置变化而变化。因此，圆筒形弹性体位置的每一变化都会使弯曲变形量发生变化。本专利技术可以解决上述现有技术中的问题，其目的是要提供一种挠性致动器，能够象人的手指一样握住软物体并能细致地模仿动物的动作，而且即使将液体用作工作液体，也可以避免由于重力作用而使储液囊和主液体腔之间移动的液体量发生变化，并且即使致动器改变其位置，也可以使弯曲变形量保持不变。根据本专利技术，布置在第一弯曲部分中的扩大中空部分具有较大的横截面面积，而布置在第二弯曲部分中的扩大中空部分具有较小的横截面面积，因此只须使液体流入管子中来增大扩大中空部分的体积就可以使第一弯曲部分产生较大的弯曲力而第二弯曲部分产生较小的弯曲力，从而使根据本专利技术的致动器的动作能够不同于传统致动器的动作。这种挠性致动器可用作机器人手指或类似的物体，且在作为第一弯曲部分的在活动部分底部的扩大中空部分具有最大横截面面积，扩大中空部分的横截面面积朝活动部分的顶端方向逐渐减小，因而在作为第二弯曲部分的在活动部分顶端的扩大中空部分具有最小横截面面积。当具有这种结构形式的挠性致动器用作机器人手指时，活动部分底部即机器人手指的根部产生较大的弯曲力，而活动部分顶端即机器人手指的尖端产生较小的弯曲力，从而使机器人手指发生弯曲。这使得致动器能够可靠地围起来以握住软物体，夹紧小物体，或用顶端推动开关，从而能够象人的手指一样动作。布置在第二弯曲部分的扩大中空部分的横截面面积可以是布置在第一弯曲部分的扩大中空部分的横截面面积的30％至80％。通过这种方式，在底部设置第二弯曲部分可以防止弯折底部的很大力量用来握住物体，因此使物体能够被适当地握住。此外，不需要有大弯曲力的顶端位置的平均截面面积较小，因此弯曲所需的液压液总量减小，使得能够快速弯曲和伸展。芯部件的回弹力从活动部分的底部到顶端可以是逐渐减小的。或者，芯部件可以是锥形板材，其底部宽度最大，宽度朝顶端逐渐减小，因而顶端宽度最小。这对活动部分的弯曲位移不会有影响。当活动部分在空负苛或轻负荷状态下弯曲时，底部具有较大宽度的芯部件可以防止弯曲力集中在活动部分的底部，因此使整个活动部分能够以均匀的弧度弯曲。这种挠性致动器可用作按摩肩部的致动器，且在作为第一弯曲部分的沿活动部分长度方向中心处的扩大中空部分具有最大横截面面积，扩大中空部分的横截面面积朝沿活动部分长度方向两端逐渐减小，因而在作为第二弯曲部分的活动部分两端的扩大中空部分具有最小横截面面积。当具有这种结构形式的挠性致动器作为肩部按摩致动器而应用到人体肩部时，沿长度中心处的扩大中空部分的弯曲力增大以确保肩部按摩效果。布置在第二弯曲部分中的扩大中空部分的横截面面积可以是布置在第一弯曲部分中的扩大中空部分横截面面积的大约60％。通过这种方式，由于第二弯曲部分只需要较小的弯曲力和较少量的液压液，所以在工作时，如夹紧，需要有大弯曲力的第一弯曲部分上的弯曲力增大并集中，因此能够提供快速的肩部按摩。芯部件的回弹力从活动部分的沿长度方向中心到两端可以是逐渐减小的。或者，芯部件可以是板材，沿长度方向中心处的宽度最大，宽度朝两端逐渐减小，因而两端的宽度最小。通过这种方式，芯部件在产生小弯曲力的活动部分具有较低的回弹力。因此，可以提供这样一种按摩肩部的致动器，其能够以恒定弧度将整个肩部围起来用较小的力量进行按摩。可以提供这样一种挠性致动器，其包括长的活动部分，向主液体腔移动的液体使其弯曲；储液囊，液体在储液囊和主液体腔之间双向移动；泵，可使液体在储液囊和主液体腔之间移动；和泵驱动单元，用来控制泵，其中，活动部分包括沿长度方向布置的主液体腔和储液囊、沿主液体腔和储液囊的长度方向以预定间距排成一列的若干框架件、和用来保持框架件对齐的弹性芯部件。主液体腔和储液囊沿活动部分的长度方向布置，因此即使活动部分的位置发生变化，由于重力作用而从储液囊供应到主液体腔的液体量，以及从主液体腔排出到储液囊的液体量也不会变化。所以，活动部分的位置变化不会使泵驱动单元的弯曲变形量发生变化。主液体腔和储液囊是沿长度方向布置的，因此可以提供一种小型的致动器。储液囊可以用可膨胀和收缩的弹性材料制成的管子构成，包括沿长度方向以预定间距设置的若干扁平扩大中空部分和连接在扩大中空部分之间的狭窄中空部分。这使得若干储液囊能够用管子连接起来以形成大容量且结构简单的储液囊，从而提供一种便宜的致动器。主液体腔可以用可膨胀和收缩的弹性材料制成的管子构成，包括沿长度方向以预定间距设置的若干扁平扩大中空部分和连接在扩大中空部分之间的狭窄中空部分，且主液体腔的各扩大中空部分沿纵向与储液囊的各扩大中空部分交错布置。这样能够提供一种小型的致动器。所述若干框架件可以是带有空腔的空心件，且储液囊的各扩大中空部分可以布置在这些框架件的空腔中。这样能够提供一种长度很短的小型致动器。储液囊的各扩大中空部分布置在框架件的每个空腔中，因此贮存在储液囊扩大中空部分中的液体不会受到因活动部分弯曲而产生压力的影响。构成储液囊的管子可以用挠性的弹性材料制成的，因此管子的各扩大中空部分可以在整个空腔中膨胀。这使得框架件空腔的空间能够有效地用作储液囊，因此能够提供一种小型的致动器。所述若干框架件可以带有连通空腔与外界的气孔。这使得当构成储液囊的管子扩大中空部分在框架件空腔中膨胀时，空腔中的空气能够穿过气孔流到外面。因此，空腔中的空气不会对构成储液囊的管子扩大中空部分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：濑户毅，高城邦彦，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：