一种波纹管状软体致动器及手部康复训练器制造技术

本发明专利技术公开一种波纹管状软体致动器及手部康复训练器，波纹管状软体致动器包括中空波纹管段；第一接口管段，与所述中空波纹管段的一端连接；第二接口管段，与所述中空波纹管段的另一端连接；以及第一安装支座，所述第一安装支座设置于所述第一接口管段的外壁上和所述第二接口管段的外壁上，以将所述波纹管状软体致动器安装于安装基面上；其中，所述中空波纹管段的波高沿周向方向存在最大值和最小值，所述最大值大于所述最小值，所述中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于所述康复手套的指部的背面。本发明专利技术的波纹管状软体致动器作为驱动单元时不易发生侧弯，可有效提高使用效果和佩戴舒适性。

【技术实现步骤摘要】
一种波纹管状软体致动器及手部康复训练器
本专利技术涉及软体机器人及手部保健康复
，特别是涉及一种波纹管状软体致动器及手部康复训练器。
技术介绍
如今社会人口老龄化加重，由于脑卒中等疾病引起的偏瘫人数越来越庞大，同时，由于生产事故、交通事故等意外造成的手部运动功能受损的人数也逐年增加。这些患者往往因肢体运动功能障碍而生活不能自理，给家庭和社会都带来了不小的压力。机器人辅助保健康复训练能够节约大量的人力物力，并能够对患者康复进度进行量化的评估，根据患者的康复状况循序渐进的进行训练。在手部保健康复训练中，市面上有刚性结构外骨骼机器人和柔性结构外骨骼机器人，刚性结构外骨骼机器人有传统的连杆、铰链、滑块等结构组成，柔性结构外骨骼机器人则由柔性流体致动器构成，如硅胶制成的气动致动器。相比于刚性结构外骨骼机器人，柔性结构外骨骼机器人具有更高的安全性和舒适性，由于其自身结构的柔性特点，当发生碰撞或者系统干扰从而产生突变的意外载荷时，柔性的结构能够对意外载荷进行缓冲，不会对患者造成伤害。目前市面上主流手部保健康复训练设备主要采用等波高的波纹管软体致动器，比如圆形波纹管软体致动器或者椭圆形波纹管软体致动器，这种软体致动器力量大，适用不同程度的手疾患者，但是存在极易侧向弯曲、扭曲以及整体尺寸过大的问题，且弯曲方向具有不确定性，影响使用效果，压力过大时波纹管的过度弯曲可能会对使用者造成二次伤害，采用等波高的波纹管软体致动器分段式安装的手部保健康复训练设备工艺结构复杂，零件较多，不方便生产制造。对于椭圆波纹管，现有安装都是习惯性地采用让椭圆长轴平行于安装基面的方式，在充放气时，让椭圆波纹管绕平行于其长轴的轴线弯曲，习惯性地认为这种情况下波纹管受力比较好，横向尺寸比竖向尺寸大，从而横向抗弯性能好，在充放气时，椭圆波纹管绕平行于其长轴的轴线弯曲，而不易发生侧弯，导致现有的椭圆波纹管软体致动器存在安装方式不合理的问题。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种波纹管状软体致动器及手部康复训练器，用于解决现有技术中的等波高波纹管软体致动器容易侧向弯曲、扭曲、整体尺寸较大的技术问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种波纹管状软体致动器，包括：中空波纹管段；第一接口管段，与所述中空波纹管段的一端连接；第二接口管段，与所述中空波纹管段的另一端连接；以及第一安装支座，所述第一安装支座设置于所述第一接口管段的外壁上和所述第二接口管段的外壁上；其中，所述中空波纹管段的波高沿周向方向存在最大值和最小值，所述最大值大于所述最小值，所述中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面。在一可选实施例中，所述波纹管状软体致动器还包括中空驱动腔体，所述中空驱动腔体依次贯穿所述第一接口管段、所述中空波纹管段及所述第二接口管段。在一可选实施例中，所述第二接口管段的远离所述中空波纹管段的一端密封或者开口。在一可选实施例中，所述中空波纹管的沿周向方向的波高在所述最大值和所述最小值之间连续变化。在一可选实施例中，所述波纹管状软体致动器的材质为弹性材料。在一可选实施例中，所述波纹管状软体致动器的所述中空波纹管段、所述第一接口管段及所述第二接口管段为一体成型结构。在一可选实施例中，所述波纹管状软体致动器还包括第二安装基座，所述第二安装基座设置于所述中空波纹管段外壁的合适位置。在一可选实施例中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影为同心设置的两个封闭曲线。在一可选实施例中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影为同心设置的两个椭圆。在一可选实施例中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影为同心设置的一个椭圆和一个圆。在一可选实施例中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影为同心设置的一个圆和一个椭圆。在一可选实施例中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓的横向尺寸不大于所述中空波纹管段的波峰结构的垂直于安装基面的竖向尺寸，且所述中空波纹管段的波高最小值设置在所述中空波纹管段的横向两侧。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术还提供一种手部康复训练器，包括：康复手套；以及波纹管状软体致动器，包括：中空波纹管段；第一接口管段，与所述中空波纹管段的一端连接；第二接口管段，与所述中空波纹管段的另一端连接；以及第一安装支座，所述第一安装支座设置于所述第一接口管段的外壁上和所述第二接口管段的外壁上；其中，所述中空波纹管段的波高沿周向方向存在最大值和最小值，所述最大值大于所述最小值，所述波纹管状软体致动器通过所述第一安装基座安装于所述康复手套的指部的背面，并且所述中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于所述康复手套的指部的背面。本专利技术的波纹管状软体致动器在周向上具有不同的波高，在周向上具有不同的抗弯截面系数，即使像椭圆波纹管这样，其横向尺寸比竖向尺寸大，在波高小的位置处波纹管抗弯截面系数也可以大于波高大的位置处的抗弯截面系数，因此可以实现在波高大的位置处易弯曲，在波高小的位置处不易发生侧弯，具有比较确定的弯曲方向的效果。本专利技术的波纹管状软体致动器采用中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面的方式安装，横向的波高较小，从而在流体压力的作用下，可以获得更好的横向抗弯能力，避免发生横向扰动。本专利技术的波纹管状软体致动器采用中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面的方式安装，在流体压力的作用下，其在垂直于安装基面方向的作用力臂更大，从而产生的弯曲作用力矩更大。本专利技术的波纹管状软体致动器采用中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面的方式安装，在保证一定的驱动力矩的情况下，具有更小的尺寸，更加节能。本专利技术的波纹管状软体致动器的中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影中，其波峰结构外轮廓的横向尺寸不大于其垂直于安装基面的竖向尺寸，且波高值最小设置在横向左右两侧，从而在横向尺寸较小的情况下，仍然可以保证横向抗弯能力大。本专利技术的波纹管状软体致动器具有更小的横向尺寸，便于儿童等手部横向尺寸小的患者使用。本专利技术的波纹管状软体致动器在充入流体或排出流体时，在相同截面积情况下与等波高的波纹管软体致动器比较，可以获得更大的弯曲力量。本专利技术的波纹管状软体致动器的采用弹性材料制作，柔韧性好。本专利技术的波纹管状软体致动器，结构简单，容易制造。本专利技术的波纹管状软体致动器在制造时一体成型，减少工艺流程及连接零件数目。本专利技术的波纹管状软体致动器既可以单独作为整体式软体致动器，也可以多个软体致动器依次组装成分段式的软体致动器。本专利技术的波纹管状软体致动器作为驱动单元时不易发生侧弯本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波纹管状软体致动器，其特征在于，包括：/n中空波纹管段；/n第一接口管段，与所述中空波纹管段的一端连接；/n第二接口管段，与所述中空波纹管段的另一端连接；以及/n第一安装支座，所述第一安装支座设置于所述第一接口管段的外壁上和所述第二接口管段的外壁上；/n其中，所述中空波纹管段的波高沿周向方向存在最大值和最小值，所述最大值大于所述最小值，所述中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面。/n

【技术特征摘要】
1.一种波纹管状软体致动器，其特征在于，包括：
中空波纹管段；
第一接口管段，与所述中空波纹管段的一端连接；
第二接口管段，与所述中空波纹管段的另一端连接；以及
第一安装支座，所述第一安装支座设置于所述第一接口管段的外壁上和所述第二接口管段的外壁上；
其中，所述中空波纹管段的波高沿周向方向存在最大值和最小值，所述最大值大于所述最小值，所述中空波纹管段的波高最大值所在的轴向截面垂直于安装基面。


2.根据权利要求1所述的波纹管状软体致动器，其特征在于，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓和波谷结构外轮廓在轴向方向上的投影中，所述中空波纹管段的波峰结构外轮廓的横向尺寸不大于所述中空波纹管段的波峰结构的垂直于安装基面的竖向尺寸，且所述中空波纹管段的波高最小值设置在所述中空波纹管段的横向两侧。


3.根据权利要求1所述的波纹管状软体致动器，其特征在于，包括：所述波纹管状软体致动器还包括中空驱动腔体，所述中空驱动腔体依次贯穿所述第一接口管段、所述中空波纹管段及所述第二接口管段，所述第二接口管段的远离所述中空波纹管段的一端密封或者开口。


4.根据权利要求1所述的波纹管状软体致动器，其特征在于，所述中空波纹管的沿周向方向的波高在所述最大值和所述最小值之间连续变化。


5.根据权利要求1所述的波纹管状软体致动器，其特征在于，所述波纹管状软体致动器的材质为弹性材料。


6.根据权利要求1所述的波纹管状软体致动器，其特征在于，所述波纹管状软体致动器的所述中...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，张健，吕仲明，肖飞云，钟金宏，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34