一种软体可变拉伸刚度机构制造技术

本说明书一个或多个实施例提供一种软体可变拉伸刚度机构，包括：驱动内芯单元，包含驱动层、包覆层及气管头；变刚度结构单元，包含若干弹性纤维丝、密封薄膜、顶部端盖、底部端盖及气管头。本说明书的机构能够提高整体机构的拉伸刚度，具备拉伸刚度可变、刚度连续快速可调等优点，解决了现有软体变刚度方法在拉伸刚度变化方面的缺失。本发明专利技术将连续变拉伸刚度技术引入到软体领域，为提高软体承载力和输出力提供新的思路。供新的思路。供新的思路。

【技术实现步骤摘要】
一种软体可变拉伸刚度机构


[0001]本说明书一个或多个实例涉及软体机器人
，涉及软体变拉伸刚度领域。

技术介绍

[0002]软体机器人发展迅速，在医疗、康复、仿生等领域有大量应用。然而，其固有的低刚度特性限制了其承载力与输出力。目前，现有的软体机器人变刚度方法大多针对弯曲刚度变化，对于拉伸刚度的增强鲜有提及。另外，现有变刚度方法大多只能实现软和硬两种刚度变化，难以兼顾快速、较大范围和连续的刚度变化。本专利技术提出的一种软体可变拉伸刚度机构，能够实现连续的拉伸刚度变化。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种软体可变拉伸刚度机构，能够实现软体结构的快速连续的拉伸刚度变化，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。
[0004]基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种软体可变拉伸刚度机构，包括：驱动内芯单元和变刚度结构单元。
[0005]所述驱动内芯单元包括驱动层、包覆层及气管头，所述驱动层与气管头密封连接，所述包覆层呈圆周样包裹驱动层。
[0006]所述驱动层为圆柱状软体，中间为空腔；工作状态下，所述气管头接入外部气体向所述驱动层内充气，驱动层受气压作用向四周膨胀，所述包覆层限制驱动层径向膨胀，使驱动层呈轴向伸长运动，驱动内芯单元亦整体伸长。
[0007]所述变刚度结构单元包括若干弹性纤维丝、密封薄膜、顶部端盖、底部端盖和气管头，所述若干弹性纤维丝平均分为两部分，一部分沿圆周边连接顶部端盖，另一部分沿圆周边连接底部端盖，所述密封薄膜为弹性圆柱面，连接顶部端盖和底部端盖并与二端盖同心相切，所述顶部端盖与气管头连接，顶部端盖圆心有一孔。
[0008]所述弹性纤维丝的两部分恰好交错排列，所述密封薄膜为系统提供密闭环境，所述气管头可接入外部真空源；变刚度状态下，所述气管头接入外部真空源抽出空气，所述若干弹性纤维丝相互挤压阻塞构成整体弹簧，系统整体拉伸刚度大大提高。
[0009]所述驱动内芯单元可伸长和缩短，使所述弹性纤维丝之间接触面积发生变化，在该状态下抽真空，所述变刚度结构单元的刚度与变刚度状态的刚度不尽相同。
[0010]所述驱动内芯单元在内，所述变刚度结构单元在外，驱动内芯单元穿过顶部端盖中间孔，并与之连接。
[0011]从上面所述可以看出，本说明书一个或多个实施例提供的软体可变拉伸刚度机构，包括：驱动内芯单元，可整体伸长缩短；变刚度结构单元，可连续变化拉伸刚度。本说明书的机构将连续变拉伸刚度技术引入到软体领域，具有拉伸刚度可变、刚度连续可调等优点。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本说明书一个或多个实施例的系统整体机构示意图。
[0014]图2为本说明书一个实施例的整体机构示意图。
[0015]图3为本说明书另一个实施例的整体机构示意图。
[0016]图4A、4B为本说明书一个或多个实施例的系统使用状态示意图。
具体实施方式
[0017]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。
[0018]需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性和气性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0019]如图1
‑
3所示，本说明书一个或多个实施例提供一种软体可变拉伸刚度机构，包括：
[0020]驱动内芯单元10，驱动内芯单元包含驱动层11、包覆层12及气管头13；
[0021]变刚度结构单元20，变刚度结构单元包含若干弹性纤维丝21、密封薄膜22、顶部端盖23、底部端盖24及气管头25。
[0022]本实施例提供的软体可变拉伸刚度机构，包括驱动内芯单元10和变刚度结构单元20，驱动内芯单元上包含驱动层11、包覆层12及气管头13，变刚度结构单元上包含若干弹性纤维丝21、密封薄膜22、顶部端盖23、底部端盖24及气管头25；整体机构初始状态如图4A所示，为更好地表现各组分的关系，图3为整体机构拉伸后的状态；未变刚度状态下，使用外力轴向拉伸整体机构，由于密封薄膜22为弹性薄膜，此时整体机构仅有密封薄膜22提供回复力，整体刚度较低；变刚度状态下，气管头25外接真空泵，将腔体内气体抽出，使得若干弹性纤维丝21相互挤压，形成一根整体弹簧，在该状态下，若使用外力轴向拉伸整体机构，此时整体机构有若干弹性纤维丝21和密封薄膜22提供回复力，整体刚度提高。
[0023]本实施例提供的软体可变拉伸刚度机构，能够提高整体机构的拉伸刚度，解决现有软体变刚度方法在拉伸刚度变化方面的缺失。
[0024]以下，通过具体的实施例进一步详细说明本实施例的技术方案。
[0025]一些实施例中，气管头25外接真空泵，将腔体内气体抽出，增大整体刚度，进一步地，通过调节真空泵的真空度，能够改变若干弹性纤维丝21之间的挤压力，进而改变摩擦
力，使得整体刚度可在小范围内连续变化。该方式能够在小范围内实现刚度连续变化。
[0026]一些实施例中，气管头13外接气源，向驱动层11内充气，驱动层受气压作用向四周膨胀，包覆层12限制驱动层径向膨胀而不限制轴向伸长，使驱动内芯单元10呈轴向伸长运动，整体机构亦整体伸长，其表现如图4B所示；在图4B状态下，气管头25外接真空泵，将腔体内气体抽出，若干弹性纤维丝21相互挤压，整体机构刚度提高，但此时纤维丝间接触面积比图4A少，等效弹簧直径更小、长度更长，因此在相同的真空度下，图4B状态下的整体刚度比图4A状态下的整体刚度低。实际上，图4A状态进行变刚度，其刚度值最高，且整体机构刚度值可在未变刚度——图4A状态高刚度范围之间，连续变化。
[0027]一些方式中，驱动内芯单元10伸长过多，导致两部分若干纤维丝21之间无接触，如图1所示；在该状态下，通过气管头25抽离气体，由于两部分若干纤维丝21之间无接触，无法形成整体弹簧效果，该种状态下刚度值变化很小，但由于真空对密封薄膜也会起到收缩效果，此时的刚度值仍比未抽真空时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软体可变拉伸刚度机构，其特征在于，包括：驱动内芯单元和变刚度结构单元。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动内芯单元包括驱动层、包覆层及气管头，所述驱动层与气管头密封连接，所述包覆层呈圆周样包裹驱动层。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述驱动层为圆柱状软体，中间为空腔；工作状态下，所述气管头接入外部气体向所述驱动层内充气，驱动层受气压作用向四周膨胀，所述包覆层限制驱动层径向膨胀，使驱动层呈轴向伸长运动，驱动内芯单元亦整体伸长。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述变刚度结构单元包括若干弹性纤维丝、密封薄膜、顶部端盖、底部端盖和气管头，所述若干弹性纤维丝平均分为两部分，一部分沿圆周边连接顶部端盖，另一部分沿圆周边连接底部端盖，所述密封薄膜为弹性圆柱面，连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈殿生，马骏林，李佳玲，舒琛，付之翰，曾子函，张湘琳，朱耀辉，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：