用于弯曲运动的柔性驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，包括：柔性管，该柔性管包括第一端和第二端；编织网套，该编织网套被布置在柔性管的外侧，且包括第一端和第二端；第一端部连接组件，该第一端部连接组件与柔性管的第一端和编织网套的第一端固定连接，第一端部连接组件设有与柔性管的内部连通的通孔；第二端部连接组件，该第二端部连接组件与柔性管的第二端和编织网套的第二端固定连接，第二端部连接组件密闭柔性管的第二端；其中，该驱动装置还包括至少一个柔性约束件，柔性约束件包括第一端和第二端，第一端部连接组件与柔性约束件的第一端固定连接，第二端部连接组件与柔性约束件的第二端固定连接。本发明专利技术的柔性驱动装置结构简单、控制方便且精确。

Flexible Driving Device for Bending Motion

【技术实现步骤摘要】
用于弯曲运动的柔性驱动装置
本专利技术涉及机械手领域，尤其涉及一种用于弯曲运动的柔性驱动装置。
技术介绍
众所周知，在机械手的运动操作中，弯曲运动是机械手运动中的一种基本运动形式。传统的刚性机械手一般采用刚性驱动机构来实现弯曲运动，例如，多连杆结构，这需要复杂的机械结构和传感控制系统来完成工作任务、适应工作环境并避免在与人员互动中造成意外伤害。与之相比较，柔性驱动机构则由于自身的结构简单、灵活性高、柔顺性好的特点在机械手领域，特别是在与人员互动较为频繁的应用中展示出了巨大的前景和潜力，成为各研究单位和商业机构的焦点。现有的柔性驱动机构，在各类仿生机器人、柔性机械臂、可穿戴运动辅助装置、医疗康复设备等应用中具有广泛的应用价值，例如，作为气动人工肌肉。基于编织式柔性驱动装置的气动人工肌肉一般采用内部柔性管和外部编织网的结构。当对内部柔性管充气时，内部柔性管因弹性变形而抵靠外部编织网，但由于编织网的编织结构，限制其径向变形或轴向变形，从而带动负载实现类似于生物骨骼肌力学特性的运动方式。然而，这种编织式柔性驱动装置仅能实现推拉运动，并不能实现弯曲运动。另外，基于形状记忆合金、导电聚合物、电/磁致伸缩器等的柔性驱动装置在实现弯曲运动时，往往采用复杂的控制系统和执行机构，因此存在着结构复杂、控制方法复杂和/或控制精度较差的问题。因此，需要提供一种能够通过简单的结构、精确的控制来实现弯曲运动的柔性驱动装置。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服现有技术中存在的上述缺陷中的至少一种，提出一种改进的用于弯曲运动的柔性驱动装置，该驱动装置能够利用简单的结构显著地提高控制的精度。为此，根据本专利技术的一方面，提供了一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，所述驱动装置包括：柔性管，所述柔性管包括第一端和第二端；编织网套，所述编织网套被布置在所述柔性管的外侧，所述编织网套包括第一端和第二端；第一端部连接组件，所述第一端部连接组件与所述柔性管的第一端和所述编织网套的第一端固定连接，所述第一端部连接组件设有与所述柔性管的内部连通的通孔；第二端部连接组件，所述第二端部连接组件与所述柔性管的第二端和所述编织网套的第二端固定连接，所述第二端部连接组件密闭所述柔性管的第二端；其中，所述驱动装置还包括至少一个柔性约束件，所述柔性约束件包括第一端和第二端，所述第一端部连接组件与所述柔性约束件的第一端固定连接，所述第二端部连接组件与所述柔性约束件的第二端固定连接。优选地，所述柔性约束件被布置在所述柔性管与所述编织网套之间、所述编织网套外侧或被嵌置在所述柔性管的管壁或所述编织网套的编织结构中。优选地，所述驱动装置还包括柔性传感器，所述柔性传感器被布置在所述柔性约束件上或所述柔性约束件中。优选地，所述柔性传感器被配置成将与所述驱动装置的弯曲状态相关联的信号提供给控制系统。优选地，所述编织网套的编织角介于5°至54°或56°至85°的范围内。优选地，所述柔性约束件是具有一定抗拉伸强度的弹性件、纤维束、织物中的至少一种，且所述柔性约束件的横截面轮廓是矩形、圆形、椭圆形、圆弧形或不规则形状中的至少一种。优选地，所述柔性约束件包括：至少一个纵向部分；和多个横向肋，所述横向肋从所述纵向部分横向延伸且沿着所述柔性约束件的纵向间隔分布。优选地，所述横向肋为圆环形状。优选地，所述第一端部连接组件包括第一端密封连接件，所述第一端密封连接件包括第一端本体部分和第一端延伸部分，所述第一端密封连接件设有贯穿所述第一端本体部分和所述第一端延伸部分的通孔，且所述第一端本体部分的外侧设有至少一个环形凹槽，所述第一端延伸部分的外侧设有至少一个环形凸出部。优选地，所述第二端部连接组件包括第二端密封连接件，所述第二端密封连接件包括第二端本体部分和第二端延伸部分，所述第二端本体部分在与所述第二端延伸部分相反的一端设有连接部，且所述第二端本体部分的外侧设有至少一个环形凹槽，所述第二端延伸部分的外侧设有至少一个环形凸出部。优选地，所述第一端部连接组件和所述第二端部连接组件分别包括紧固连接件，所述紧固连接件为圆筒形状，所述紧固连接件的外侧设有至少一个环形外凸出部，且所述紧固连接件的内侧设有至少一个环形内凸出部。根据本专利技术的另一方面，提供了一种气动人工肌肉驱动器，包括：如上所述的任一种驱动装置；压力气体源，所述压力气体源与所述驱动装置的柔性管连通；控制系统，所述控制系统被配置成接收来自所述驱动装置的柔性传感器的信号，并输出控制所述压力气体源的信号。与传统的刚性驱动机构和现有的柔性驱动机构相比，本专利技术的用于弯曲运动的柔性驱动装置结构简单、控制方便、控制精确，且具有较显著的经济性。附图说明通过下面参照附图给出的详细描述，本专利技术的特征和优点将更为明显，其中：图1a是根据本专利技术的一实施例的柔性驱动装置的示意性前视图，其中去除了编织网套的一部分，以露出柔性驱动装置的内部结构；图1b和1c分别是沿图1a中的线A-A和线B-B所作的图1a所示的柔性驱动装置的示意性截面图；图2a是根据本专利技术的另一实施例的柔性驱动装置的示意性前视图；图2b是沿图2a中的线C-C所作的图2a所示的柔性驱动装置的示意性截面图；图2c是图2a所示的柔性驱动装置中的柔性约束件的透视图；图3a和3b分别是根据本专利技术的一实施例的第一端密封连接件的示意性半剖前视图和俯视图；图4a和4b分别是根据本专利技术的一实施例的第二端密封连接件的示意性半剖前视图和俯视图；图5a和5b分别是根据本专利技术的一实施例的紧固连接件的示意性前视图和截面图；图6a和6b分别是根据本专利技术的一实施例的柔性驱动装置的第一端的前视图和截面图；图7a和7b分别是根据本专利技术的一实施例的柔性驱动装置的第二端的前视图和截面图；图8a和8b分别示出了根据本专利技术的一实施例的柔性驱动装置在沿轴向伸长的同时产生弯曲运动的初始状态和弯曲状态；图9a和9b分别示出了根据本专利技术的另一实施例的柔性驱动装置在沿轴向缩短的同时产生弯曲运动的初始状态和弯曲状态。具体实施方式下面结合附图详细描述根据本专利技术的优选实施例的柔性驱动装置。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本专利技术形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在附图中，为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本专利技术的柔性驱动装置不可包括其它部件。另外，应当理解的是，附图仅用于对本专利技术进行示例性说明，其中各部件的尺寸、比例关系以及部件的数目均不作为对本专利技术的限制。在不同的附图中，相同或相似的部件用相同的附图标记表示。参照图1a-1c，图1a是根据本专利技术的一实施例的柔性驱动装置的示意性前视图，图1b和图1c分别是沿图1a中的线A-A和B-B所作的本专利技术的柔性驱动装置的示意性截面图。如图1a、1b和1c所示，柔性驱动装置包括柔性管10、编织网套20、第一端部连接组件50、第二端部连接组件60。在图1a中，为了清楚地示出柔性驱动装置的内部结构，去除了编织网套20的一部分。从图1a、1b和1c还可以看出，该柔性驱动装置还包括至少一个柔性约束件30和至少一个柔性传感器40。如图所示，柔性管10是沿纵向延伸的细长部件，包括第一端和第二端，且通常由具有气密性的弹性材料(例如，乳胶、硅胶等橡胶制品)制成。编织网套20是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，所述驱动装置包括：柔性管(10)，所述柔性管(10)包括第一端和第二端；编织网套(20)，所述编织网套(20)被布置在所述柔性管(10)的外侧，所述编织网套(20)包括第一端和第二端；第一端部连接组件(50)，所述第一端部连接组件(50)与所述柔性管(10)的第一端和所述编织网套(20)的第一端固定连接，所述第一端部连接组件(50)设有与所述柔性管(10)的内部连通的通孔(83)；第二端部连接组件(60)，所述第二端部连接组件(60)与所述柔性管(10)的第二端和所述编织网套(20)的第二端固定连接，所述第二端部连接组件(60)密闭所述柔性管(10)的第二端；其特征在于，所述驱动装置还包括至少一个柔性约束件(30)，所述柔性约束件(30)包括第一端和第二端，所述第一端部连接组件(50)与所述柔性约束件(30)的第一端固定连接，所述第二端部连接组件(60)与所述柔性约束件(30)的第二端固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，所述驱动装置包括：柔性管(10)，所述柔性管(10)包括第一端和第二端；编织网套(20)，所述编织网套(20)被布置在所述柔性管(10)的外侧，所述编织网套(20)包括第一端和第二端；第一端部连接组件(50)，所述第一端部连接组件(50)与所述柔性管(10)的第一端和所述编织网套(20)的第一端固定连接，所述第一端部连接组件(50)设有与所述柔性管(10)的内部连通的通孔(83)；第二端部连接组件(60)，所述第二端部连接组件(60)与所述柔性管(10)的第二端和所述编织网套(20)的第二端固定连接，所述第二端部连接组件(60)密闭所述柔性管(10)的第二端；其特征在于，所述驱动装置还包括至少一个柔性约束件(30)，所述柔性约束件(30)包括第一端和第二端，所述第一端部连接组件(50)与所述柔性约束件(30)的第一端固定连接，所述第二端部连接组件(60)与所述柔性约束件(30)的第二端固定连接。2.根据权利要求1所述的驱动装置，其特征在于，所述柔性约束件(30)被布置在所述柔性管(10)与所述编织网套(20)之间、所述编织网套(20)外侧或被嵌置在所述柔性管(10)的管壁或所述编织网套(20)的编织结构中。3.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动装置还包括柔性传感器(40)，所述柔性传感器(40)被布置在所述柔性约束件(30)上或所述柔性约束件(30)中。4.根据权利要求3所述的驱动装置，其特征在于，所述柔性传感器(40)被配置成将与所述驱动装置的弯曲状态相关联的信号提供给控制系统。5.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述编织网套(20)的编织角α介于5°至54°或56°至85°的范围内。6.根据权利要求1或2所述的驱动装置，其特征在于，所述柔性约束件(30)是具有一定抗拉伸强度的弹性件、纤维束、织物中的至少一种，且所述柔性约束件(30)的横截面轮廓是矩形、圆形、椭圆形、圆弧形或不规...

【专利技术属性】
技术研发人员：冷劲松，刘彦菊，管清华，孙健，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23