一种多功能柔性执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种多功能柔性执行器。包括：执行器主体、顶面、底面、硅胶管；整个执行器是一个圆筒结构，执行器主体、顶面、底面形成一个密封结构，顶面上方安装八根硅胶管，用来控制执行器各个气室的压强；执行器主体内部有八个大小相同的倾斜气室，气室之间通过倾斜的挡板隔开；控制执行器每个气室的内部压强可以实现伸缩、弯曲、扭转运动；多个柔性执行器串联成一个柔性机械臂，相邻两个执行器的挡板倾斜方向相反，控制每个执行器的变形就能实现柔性机械臂的伸缩、扭转、弯曲以及组合运动等多种变形模式。多功能柔性执行器和机械臂在医疗健康、智能制造等领域应用前景广阔。智能制造等领域应用前景广阔。智能制造等领域应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种多功能柔性执行器


[0001]本专利技术涉及医疗健康、智能制造领域的柔性执行器装置，具体涉及一种多功能柔性执行器。

技术介绍

[0002]现有的柔性执行器大多数都是针对特定任务而设计的，功能单一，灵活度受限，在一些资源有限的特殊环境中，需要利用现有的资源快速制造出能满足任务需求的软体机器人。针对以上情况，有必要研究一种多功能柔性执行器，以适应不同工作场景的需求。

技术实现思路

[0003]为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提供了一种多功能柔性执行器，采用多气室、预扭转结构使柔性执行器的变形更加灵活，功能更加多样，提升了软体机器人的灵活性。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一、一种多功能柔性执行器
[0006]柔性执行器包括执行器主体、顶面、底面和硅胶管，执行器主体为圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形腔室，环形腔室内沿周向均布有八个大小相同且朝同一方向倾斜的气室，相邻气室之间通过倾斜的挡板相隔；顶面和底面分别密封连接到环形腔室的上下端面；环形腔室中的每个气室均插装有硅胶管，硅胶管下端插入腔室内，上端经顶面穿出后与外部气源相连；
[0007]外部气源对环形腔室中其中几个相邻气室抽真空后，相邻气室发生塌陷变形，执行器主体朝塌陷方向弯曲；外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，执行器主体朝气室倾斜方向顺时针扭转或逆时针扭转。
[0008]外部气源对右侧四个气室抽真空，执行器主体右侧发生塌陷变形，右侧气室的顶面与底面之间的距离变近，执行器主体整体向右倾斜；外部气源对左侧四个气室抽真空，执行器主体左侧发生塌陷变形，执行器主体整体向左倾斜；外部气源对前侧四个气室抽真空，执行器主体前侧发生塌陷变形，执行器主体整体向前倾斜；外部气源对后侧四个气室抽真空，执行器主体后侧发生塌陷变形，执行器主体整体向后倾斜。
[0009]柔性执行器包括顺时针柔性执行器和逆时针柔性执行器，顺时针柔性执行器中的所有气室朝顺时针方向倾斜，逆时针柔性执行器中的所有气室朝逆时针方向倾斜。
[0010]外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，所有挡板均朝倾斜方向塌陷，带动顶面旋转的同时顶面与底面之间的距离变近，顺时针柔性执行器朝顺时针方向扭转，逆时针柔性执行器朝逆时针方向扭转；外部气源对环形腔室充气变成大气压后，顺时针柔性执行器朝逆时针方向扭转直至恢复原状，逆时针柔性执行器的执行器主体朝顺时针方向扭转直至恢复原状。
[0011]二、一种多功能柔性机械臂
[0012]多功能柔性机械臂主要由多个上述柔性执行器上下对接组成，上下相邻的两个柔
性执行器的挡板倾斜方向相反且对接；通过控制柔性机械臂中柔性执行器的气室气压，实现柔性机械臂的伸缩运动、扭转运动、弯曲运动或组合运动；
[0013]伸缩运动：柔性机械臂中所有柔性执行器的所有气室同时接入负压，柔性执行器扭转的同时降低高度，上下相邻的两个柔性执行器扭转方向相反，相反方向的扭转运动在对接处抵消，整个机械臂向下收缩；柔性机械臂中所有柔性执行器的所有气室同时接入大气压，柔性执行器逐渐恢复原状，整个机械臂逐渐伸长；从而实现通过控制气室气压实现柔性机械臂的伸缩运动；
[0014]扭转运动：柔性机械臂中的所有顺时针柔性执行器的气室同时接入负压，整个机械臂沿顺时针方向转动；柔性机械臂中的所有逆时针柔性执行器的气室同时接入负压，整个机械臂沿逆时针方向转动；
[0015]弯曲运动：柔性机械臂中所有柔性执行器的左侧四个气室同时接入负压，整个机械臂向左弯曲；柔性机械臂中所有柔性执行器的右侧四个气室同时接入负压，整个机械臂向右弯曲；柔性机械臂中所有柔性执行器的前侧四个气室同时接入负压，整个机械臂向前弯曲；柔性机械臂中所有柔性执行器的后侧四个气室同时接入负压，整个机械臂向后弯曲；
[0016]对于弯曲运动，驱动任意指定方向的多个相邻气室，机械臂朝指定方向弯曲；
[0017]组合运动：通过单独控制每个柔性执行器的气室气压，使整个柔性机械臂呈现出伸缩、扭转和弯曲的复合运动，且均通过改变气室压强调节伸缩量、扭转角度和弯曲角度。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]多功能柔性执行器可以呈现多种变形模式，将其用于组装软体机器人，可使软体机器人运动更加灵活，具有巨大的应用潜力。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的三维结构示意图；
[0021]图2是本专利技术去除顶面后的内部结构图；
[0022]图3是执行器顺时针扭转；
[0023]图4是执行器逆时针扭转；
[0024]图5是执行器向左弯曲；
[0025]图6是执行器向右弯曲；
[0026]图7是执行器向前弯曲；
[0027]图8是执行器向后弯曲；
[0028]图9是机械臂伸缩示意图；
[0029]图10是机械臂扭转示意图；
[0030]图11是机械臂弯曲示意图；
[0031]图12是机械臂的多种运动组合示意图。
[0032]图中，1为执行器主体，2为顶面，3为底面，4为硅胶管，5为挡板。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和实施方式对本专利技术进一步说明。
[0034]如图1和图2所示，本专利技术的柔性执行器包括：执行器主体1、顶面2、底面3、硅胶管
4；整个执行器是一个圆筒结构，执行器主体1、顶面2、底面3形成一个密封结构，顶面2上方安装八根硅胶管4，用来控制执行器各个气室的压强。执行器主体1内部有八个大小相同的倾斜气室，气室之间通过倾斜的挡板5隔开。
[0035]工作原理如下：
[0036]如图3和图4所示，如果八个气室同时接入负压，八个挡板5均沿着其倾斜的方向塌陷，从而带动顶面2旋转，执行器呈现出旋转运动，同时高度降低。如果挡板5在未驱动状态沿顺时针方向倾斜，驱动后执行器顶面2沿顺时针方向扭转，则该执行器为顺时针执行器；反之，如果挡板5在未驱动状态沿逆时针方向倾斜，驱动后执行器顶面2沿逆时针方向扭转，则该执行器为逆时针执行器。
[0037]如图5所示，如果执行器左边的四个气室接入负压，顶面左侧塌陷，执行器向左弯曲；如图6所示，如果执行器右边的四个气室接入负压，顶面右侧塌陷，执行器向右弯曲；如图7所示，如果执行器前边的四个气室接入负压，顶面前侧塌陷，执行器向前弯曲；如图8所示，如果执行器后边的四个气室接入负压，顶面后侧塌陷，执行器向后弯曲。
[0038]多个柔性执行器上下对接可以串联成一个柔性机械臂，相邻两个柔性执行器的挡板5倾斜方向相反。
[0039]如图9所示，如果柔性机械臂的所有执行器的气室同时接入负压，上下相邻柔性执行器方向相反的扭转运动在连接处相互抵消，整个机械臂呈现伸缩运动，控制执行器的内部压强就可以控制机械臂的伸缩量。
[0040]如图10所示，柔性机械臂中如果只有顺时针执行器的气室接入负压，整个机械臂沿顺时针方向转动；柔性机械臂中如果只有逆时针执行器的气室接入负本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多功能柔性执行器，其特征在于，柔性执行器包括执行器主体(1)、顶面(2)、底面(3)和硅胶管(4)，执行器主体(1)为圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形腔室，环形腔室内沿周向均布有八个大小相同且朝同一方向倾斜的气室，相邻气室(5)之间通过倾斜的挡板(5)相隔；顶面(2)和底面(3)分别密封连接到环形腔室的上下端面；环形腔室中的每个气室均插装有硅胶管(4)，硅胶管(4)下端插入腔室内，上端经顶面穿出后与外部气源相连；外部气源对环形腔室中其中几个相邻气室抽真空后，相邻气室发生塌陷变形，执行器主体(1)朝塌陷方向弯曲；外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，执行器主体(1)朝气室倾斜方向顺时针扭转或逆时针扭转。2.根据权利要求1所述的一种多功能柔性执行器，其特征在于，外部气源对右侧四个气室抽真空，执行器主体(1)右侧发生塌陷变形，右侧气室的顶面(2)与底面(3)之间的距离变近，执行器主体(1)整体向右倾斜；外部气源对左侧四个气室抽真空，执行器主体(1)左侧发生塌陷变形，执行器主体(1)整体向左倾斜；外部气源对前侧四个气室抽真空，执行器主体(1)前侧发生塌陷变形，执行器主体(1)整体向前倾斜；外部气源对后侧四个气室抽真空，执行器主体(1)后侧发生塌陷变形，执行器主体(1)整体向后倾斜。3.根据权利要求1所述的一种多功能柔性执行器，其特征在于，柔性执行器包括顺时针柔性执行器和逆时针柔性执行器，顺时针柔性执行器中的所有气室朝顺时针方向倾斜，逆时针柔性执行器中的所有气室朝逆时针方向倾斜。4.根据权利要求3所述的一种多功能柔性执行器，其特征在于，外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，所有挡板(5)均朝倾斜方向塌陷，带动顶面(2)旋转的同时顶面(2)与底面(3)之间的距离变近，顺时针柔性执行器朝顺时针方向扭转，逆时针柔性执行器朝逆时针方向扭转；外部气源...

【专利技术属性】
技术研发人员：张超，林方烨，焦中栋，朱平安，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：