一种气动旋转执行器及气动柔性操作手制造技术

一种气动旋转执行器及气动柔性操作手，该气动旋转执行器包括至少一个气动旋转模块，其包括第一、第二硬质结构块、柔性薄膜和气管，第一、第二硬质结构块通过与柔性薄膜粘连以铰链方式连接在一起，柔性薄膜在内侧区域形成一个柔性气密封腔体，气管的一端连接柔性气密封腔体，气管的一端连接外部的气压控制装置，当柔性气密封腔体内的气压受控制而发生减小或增大的变化时，柔性气密封腔体内外的气压差使柔性薄膜向内侧凹陷或向外侧鼓起展开，牵引第一、第二硬质结构块发生相向旋转运动或背向旋转运动。该气动旋转执行器可实现对不同几何外形物体的抓取、旋转和扭转等操作，结构简单，质量轻，响应快速，适用面广，成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种气动旋转执行器及气动柔性操作手
本专利技术涉及小型执行器和柔性机器人
，特别是涉及一种气动旋转执行器及气动柔性操作手。
技术介绍
执行器是一种在外界环境刺激下产生特定运动的器件，依赖于电、热、气压或液压转化为机械运动，是驱动机器人产生运动动作的重要部件。目前应用的旋转型执行器的材料主要为碳纳米管纺线、聚合物纤维、形状记忆合金等。由这些材料制成的旋转型执行器需要在特殊的外界环境中使用，例如特定的电解液、化学品蒸汽、高温等，同时目前暂不能实现大规模生产，因此不适合于日常环境应用。气动旋转型执行器的设计方案目前仍然较少。以螺旋气管为基础的气动旋转型执行器的旋转角度相对于整体长度而言较小。以多个相连的气室形成的类似褶皱形状的气动执行器可以产生较大的力矩，但是这种执行器是采用正气压驱动，容易因气压过大而爆裂。由硅橡胶制成的折纸型气动旋转执行器可以实现较大角度的旋转，但是由于材料较软而输出力矩较低，另外该执行器在实现旋转动作的同时会出现线性运动，可能需要更复杂的补偿方式才能实现纯旋转运动。操作手是一种以模拟人体手部运动动作的机械执行结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气动旋转执行器，其特征在于，包括至少一个气动旋转模块，所述气动旋转模块包括第一硬质结构块、第二硬质结构块、柔性薄膜和气管，所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块通过与所述柔性薄膜粘连以铰链方式连接在一起，所述柔性薄膜在所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块之间的内侧区域形成一个柔性气密封腔体，所述气管的一端连接所述柔性气密封腔体，所述气管的一端连接外部的气压控制装置，当所述柔性气密封腔体内的气压受控制而发生减小或增大的变化时，所述柔性气密封腔体内外的气压差使所述柔性薄膜向内侧凹陷或向外侧鼓起展开，牵引所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块发生相向旋转运动或背向旋转运动；优选地，所述气压...

【技术特征摘要】
1.一种气动旋转执行器，其特征在于，包括至少一个气动旋转模块，所述气动旋转模块包括第一硬质结构块、第二硬质结构块、柔性薄膜和气管，所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块通过与所述柔性薄膜粘连以铰链方式连接在一起，所述柔性薄膜在所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块之间的内侧区域形成一个柔性气密封腔体，所述气管的一端连接所述柔性气密封腔体，所述气管的一端连接外部的气压控制装置，当所述柔性气密封腔体内的气压受控制而发生减小或增大的变化时，所述柔性气密封腔体内外的气压差使所述柔性薄膜向内侧凹陷或向外侧鼓起展开，牵引所述第一硬质结构块和所述第二硬质结构块发生相向旋转运动或背向旋转运动；优选地，所述气压控制装置为负压系统。


2.如权利要求1所述的气动旋转执行器，其特征在于，所述至少一个气动旋转模块包括第一气动旋转模块和第二气动旋转模块，所述第一气动旋转模块和所述第二气动旋转模块各自的一个硬质结构块固定在一起，所述第一气动旋转模块和所述第二气动旋转模块各自的所述柔性薄膜反向设置，所述第一气动旋转模块和所述第二气动旋转模块各自的另一个硬质结构块在各自的所述柔性气密封腔体内的气压变化时受各自的所述柔性薄膜牵引而发生相向旋转运动或背向旋转运动。


3.如权利要求1所述的气动旋转执行器，其特征在于，所述至少一个气动旋转模块包括第一组气动旋转模块和第二组气动旋转模块，所述第一组气动旋转模块包括至少一个气动旋转模块，所述第二组气动旋转模块包括至少一个气动旋转模块，所述第一组气动旋转模块和所述第二组气动旋转模块在旋转轴向平行设置且相互耦合，使得所述第一组气动旋转模块的至少一个所述硬质结构块的旋转能够带动所述第二组气动旋转模块的至少一个所述硬质结构块发生旋转，由此，使得所述第二组气动旋转模块的至少一个所述硬质结构块的旋转角度是所述第二组气动旋转模块的至少一个所述硬质结构块自身产生的旋转角度和由所述第一组气动旋转模块带动产生的旋转角度的叠加，其中，所述第二组气动旋转模块的至少一个所述硬质结构块自身产生的旋转角度是在所述第二组气动旋转模块的所述柔性薄膜在所述气压差的变化下牵引而产生的旋转角度。


4.如权利要求3所述的气动旋转执行器，其特征在于，所述第一组气动旋转模块和所述第二组气动旋转模块各自包括两个气动旋转模块，所述两个气动旋转模块各自的所述柔性薄膜反向设置，所述两个气动旋转模块各自的一个硬质结构块连接在一起，所述两个气动旋转模块各自的另一个硬质结构块连接在一起。


5.如权利要求1所述的气动旋转执行器，其特征在于，还包括第三硬质结构块和第二柔性薄膜，所述第三硬质结构块、所述第二柔性薄膜与所述第二硬质结构块相配合，与所述至少一个气动旋转模块相串联形成可实现夹取操作的齿形结构，即，所述第一硬质结构块与所述第二硬质结构块的连接处、所述第二硬质结构块与所述第三硬质结构块的连接处位于同一侧，所述第一柔性薄膜和第二柔性薄膜位于同一侧，其中所述第二柔性薄膜与所述第三硬质结构块及所述第二硬质结构块相连并形...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱翔，叶星，朱拾东，张旻，王晓浩，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44