【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气动软体机器人，具体涉及一种仿肺软体机器人及其径向环形气动软体驱动器。
技术介绍
1、随着肺癌作为对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一，一般采用放射性治疗或者开胸手术等方式。其中放射性治疗对肺部肿瘤位置的精准度要求较高，而由于肺部在吸气和呼气时会进行相应的收缩和扩张，使肿瘤在随呼吸产生空间运动，影响放射治疗的精度。通过呼吸门控技术可以在一定程度上提高放疗精度，但对患者的耐受度有较高的要求。图像引导技术也可以提高放疗的精度，但会对患者带来额外的辐射剂量，产生相应的副作用。气动软体机器人是一种利用气体控制实现形状变化以实现某种功能的机器人技术。它具有柔软的外壳和内部的气动腔室，通过控制气体的流动来改变机器人的形状和运动。
2、相比传统刚性机器人，气动软体机器人具有更高的柔韧性和适应性，能够在复杂和不规则的环境中进行操作，并且理论上具有无限多自由度。在如医疗、救援、工业等，都具有重要的实际意义和广阔的应用前景。
3、气动软体机器人，如mckibben型气动人工肌肉和pneunet型驱动器，更多地关注气动软体机器人在轴向和周向上的变形，分析它们的受力和结构，缺乏在径向变形方面的研究。并且传统的环形气动软体机器人在径向变形方面存在一些限制，使它在径向上的变形效率远不如轴向上的变形。在固定气压下，当缺乏轴向限制结构，环形气动软体驱动器在轴向方向上的变形较大，影响径向方向上的变形效率，使径向方向的变形难度增加。这导致该驱动器在模拟肺部径向轮廓时效率低，径向变形效果差，预测肿瘤位置难，所以需要一种简单有效
技术实现思路
1、为了使仿肺软体机器人精确模拟人肺在呼吸作用下的变形，本专利技术提供了一种仿肺软体机器人及其径向环形气动软体驱动器，通过气动的驱动方式有效抑制了环形气动软体驱动器在轴向上的变形，提高了在径向上的变形效率，并且通过径向多向变形的特性，有效提高了环形气动软体驱动器在周向上的复杂变形能力，使仿肺软体机器人在模拟径向变形时具有更好的效果。
2、本专利技术采用以下具体技术方案：
3、本专利技术提供了一种用于仿肺软体机器人的径向环形气动软体驱动器，该驱动器包括中心环形骨架和套设于所述中心环形骨架外周侧的环形气囊；
4、所述环形气囊内分隔有多个沿其周向分布的独立的扇形气室，在所述环形气囊的内周面固定连接有与每个所述扇形气室一一对应且连通的进气管；
5、所述中心环形骨架设置有沿其周向分布且与所述进气管一一对应的通孔；
6、所述进气管穿过对应的通孔并位于所述中心环形骨架内，用于连接供气装置；
7、所述环形气囊具有轴径双向变形特性，并设置有用于限制其轴向变形的轴向限制结构，通过向各个扇形气室内输送压力气体以驱动其周向变形模拟肺部径向变形时的轮廓形状。
8、更进一步地，所述轴向限制结构由多个成阵列分布的竖直丝线构成；
9、所述竖直丝线的顶端嵌入所述扇形气室的顶壁内；
10、所述竖直丝线的底端嵌入所述扇形气室的底壁内。
11、更进一步地，所述竖直丝线与所述顶壁和所述底壁均垂直设置。
12、更进一步地，所述竖直丝线为采用棉或涤纶通过粘接制成的多股结构；
13、在所述竖直丝线与所述顶壁和所述底壁之间采用硅胶溶液或柔性胶水进行密封处理
14、更进一步地，所述环形气囊内设置有多个沿其径向延伸的肋壁；
15、多个所述肋壁将所述环形气囊内腔分隔为多个所述扇形气室。
16、更进一步地，所述扇形气室由顶壁、底壁、肋壁、外壁以及内壁围绕形成；
17、所述顶壁的壁厚与所述底壁的壁厚相同；
18、所述肋壁的壁厚大于等于所述顶壁的壁厚且小于所述外壁的壁厚。
19、更进一步地，所述中心环形骨架在两端部均设置有沿其径向朝向外侧延伸的圆环；
20、所述圆环形成法兰盘结构，用于对所述环形气囊的内端进行限位。
21、更进一步地，所述环形气囊采用硅橡胶材料制成。
22、更进一步地，所述供气装置为气泵。
23、另外，本专利技术还提供了一种仿肺软体机器人，该机器人包括多个结构参数不同的上述技术方案提供的任意一种径向环形气动软体驱动器；
24、多个不同结构参数的径向环形气动软体驱动器层叠设置且固定连接在一起，组成仿肺软体机器人。
25、有益效果：
26、1、本专利技术的径向环形气动软体驱动器采用压缩空气驱动的方式，利用轴向限制结构对环形气囊进行轴向约束，通过向环绕中心环形骨架的各个扇形气室内输送不同压力气体，使扇形气室的外周面在气压作用下进行径向变形，使得环形气囊的外周面能够实现分段变形而改变周向曲率，实现气动软体驱动器的径向变形和周向曲率变化，有效提高了环形气动软体驱动器在周向上的复杂变形能力，从而改变仿肺软体机器人径向轮廓的形状和大小，从而模拟肺部径向变形时的轮廓形状，使仿肺软体机器人在模拟径向变形时具有更好的变形模拟效果。
27、2、本专利技术的径向环形气动软体驱动器通过轴向限制结构能够有效限制环形气囊的轴向变形，由于环形气囊受轴向限制结构的限制，环形气囊与轴向限制结构的相连处轴向无法位移，致使环形气囊的总体轴向变形程度减小，变形所需应力增加；在相同气压下，变形所需应力较小的扇形气室变形更大，因为环形气囊的轴向变形受到限制，变形所需应力较大，而径向没有被限制，变形所需应力较小，使环形气囊在径向上的变形更加明显，在仅需要利用气动软体机器人径向变形的场合下气压利用率更高，效果更好。
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1.一种用于仿肺软体机器人的径向环形气动软体驱动器，其特征在于，包括中心环形骨架和套设于所述中心环形骨架外周侧的环形气囊；
2.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述轴向限制结构由多个成阵列分布的竖直丝线构成；
3.如权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述竖直丝线与所述顶壁和所述底壁均垂直设置。
4.如权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述竖直丝线为采用棉或涤纶通过粘接制成的多股结构；
5.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述环形气囊内设置有多个沿其径向延伸的肋壁；
6.如权利要求5所述的驱动器，其特征在于，所述扇形气室由顶壁、底壁、肋壁、外壁以及内壁围绕形成；
7.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述中心环形骨架在两端部均设置有沿其径向朝向外侧延伸的圆环；
8.如权利要求1-7中任意一项所述的驱动器，其特征在于，所述环形气囊采用硅橡胶材料制成。
9.如权利要求1-7中任意一项所述的驱动器，其特征在于，所述供气装置为气泵。
10.一种仿肺软体机器人，其特
...【技术特征摘要】
1.一种用于仿肺软体机器人的径向环形气动软体驱动器，其特征在于，包括中心环形骨架和套设于所述中心环形骨架外周侧的环形气囊；
2.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述轴向限制结构由多个成阵列分布的竖直丝线构成；
3.如权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述竖直丝线与所述顶壁和所述底壁均垂直设置。
4.如权利要求2所述的驱动器，其特征在于，所述竖直丝线为采用棉或涤纶通过粘接制成的多股结构；
5.如权利要求1所述的驱动器，其特征在于，所述环形气囊内设置有多个沿其径向延伸的肋壁；
...【专利技术属性】
技术研发人员：张来喜，倪庚垚，孟文强，朱盛杰，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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