CN107433611A - 一种预储能的柔性驱动单元 - Google Patents

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陈永华
任涛
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
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Abstract

本发明公开了一种预储能的柔性驱动单元，它包括柔性驱动囊、拉线、拉线驱动器、安装支架。所述柔性驱动囊为管状的弹性中空体，由硅胶、橡胶等弹性材料制造，内冲填有可压缩流体。柔性驱动囊一侧贴覆有柔性条，在柔性条另一侧设置有拉线。拉线一端通过支撑部件与柔性驱动囊固接，另一端与拉线驱动器连接。拉线与柔性驱动囊之间设置有支撑部件。拉线驱动器与性驱动囊均安装在安装支架上。预储能的柔性驱动单元实现了柔性驱动结构弯曲曲率的可控，且抛弃了传统柔性驱动单元需要气管充放气驱动的束缚与限制。

Description

一种预储能的柔性驱动单元
技术领域
本发明涉及机械驱动领域，具体涉及一种预储能的柔性驱动单元。
背景技术
机械驱动单元已在生产生活中广泛使用。现有的驱动单元多采用电机或液压作为动力来源，虽有气动方式的驱动单元，但以上几种传统的驱动单元都是刚性接触的驱动方式，在与人交互的应用领域，易发生安全事故。近几年，有部分柔性驱动单元的研究被报导，但因使用该种单元需要配备很多气动管线，还需要采用调节气压，改变气体流量等方式进行控制，使得柔性驱动单元的使用非常复杂。由于依靠气压作用的柔性驱动单元，很难做到精确的位置控制，对于使用柔性驱动单元的机械手来说，很难做到灵巧的抓取。以上这些问题均限制了柔性驱动单元的推广与应用。
发明内容
本发明的目的在于在一定程度上克服现有技术的缺点，提供一种预储能的柔性驱动单元。
本发明通过以下方案来实现：
封闭的管状柔性驱动囊一侧贴覆有柔性条，柔性条的伸缩性能低于柔性驱动囊。柔性驱动囊内充填有高于外界压力的可压缩流体用于储蓄能量。在柔性条的另一侧设置有拉线，拉线一端通过支撑部件与柔性驱动囊固接，另一端与拉线驱动器连接。拉线与柔性驱动囊之间设置有支撑部件，确保拉线的拉力能较为均匀的作用于柔性驱动囊。拉线驱动器与柔性驱动囊一同被安装在安装支架上。以上所述的部件为一个基本柔性驱动单元。柔性驱动囊内部预冲可压缩流体，此时柔性驱动单元成一定弯曲曲率。改变拉线的拉力，柔性驱动单元的弯曲曲率将会发生改变。
在某些实施方式中，所述的拉线驱动器采用电机，控制拉线使柔性驱动单元呈现不同的弯曲曲率。
在某些实施方式中，所述的拉线驱动器采用气缸，控制拉线使柔性驱动单元呈现不同的弯曲曲率。
在某些实施方式中，所述的柔性驱动囊，可伸缩一侧贴覆有柔性应变传感器，用以监控柔性驱动单元的弯曲曲率。
本发明实施的预储能的柔性驱动单元，预先充填了可压缩流体，克服了传统柔性驱动单元需要气管充放气驱动的束缚与限制。采用拉线进行调节与控制，可实现柔性驱动单元的精确控制。使得该预储能柔性驱动单元具有广阔的应用前景，特别是在与人交互的应用领域，具有无可替代的作用。
附图说明
图1为本发明第一个实施例的结构示意图；
图2为本发明第二个实施例的结构示意图；
图中：1-柔性驱动囊，2-拉线，3-拉线驱动器，4-支架，5-柔性条，6-支撑部件
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同类似功能的元件。
另外，下面结合附图描述的本发明的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明的实施方式，而不能解释为对本发明的限制。
【实施例1】：
如图1所示，一种预储能的柔性驱动单元，它包括柔性驱动囊1和柔性条5，柔性条5粘贴在柔性驱动囊1一侧，柔性条5的弹性弱于柔性驱动囊1，柔性驱动囊1的另一侧设置有拉线2，拉线2一端与柔性驱动囊1固接，另一端与拉线驱动器3连接，此例中拉线驱动器3采用电机。柔性驱动囊1与拉线2之间设置有支撑部件6，柔性驱动囊1与拉线驱动器3安置于支架4上。制造时，在柔性驱动囊1内预充填一定压力的可压缩流体，由于柔性条5的限制作用，柔性驱动囊1呈现一定弯曲状态。使用时，通过拉线驱动器3驱动拉线2伸缩，使柔性驱动囊1呈现不同的弯曲状态，通过弯曲状态的改变而达到不同的驱动效果。
【实施例2】：
如图2所示，一种预储能的柔性驱动单元，它包括柔性驱动囊1和柔性条5，柔性条5粘贴在柔性驱动囊1一侧，柔性条5的弹性弱于柔性驱动囊1，柔性驱动囊1的另一侧设置有拉线2，拉线2一端与柔性驱动囊1固接，另一端与拉线驱动器3连接，此例中拉线驱动器3采用气缸。柔性驱动囊1与拉线2之间设置有支撑部件6。支架4上相对安装有两组柔性驱动囊1与拉线驱动器3。制造时，在柔性驱动囊1内预充填一定压力的可压缩流体，由于柔性条5的限制作用，柔性驱动囊1呈现一定弯曲状态。使用时，通过拉线驱动器3驱动拉线2伸缩，使柔性驱动囊1呈现不同的弯曲状态。由于两组柔性驱动单元是相对设置的，形成了类似机械手指的结构，当两者相对弯曲时，可以抓取物体，当拉线驱动器3驱动拉线2使整个柔性驱动单元弯曲曲率变小时，可以释放物体。拉线2可以精确控制柔性驱动囊1的弯曲曲率，从而控制整个柔性驱动单元的弯曲状态，使得采用柔性驱动单元的手指具有灵巧的抓取能力。

Claims (4)

1.一种预储能的柔性驱动单元，它包括柔性驱动囊(1)、拉线(2)、拉线驱动器(3)、支架(4)、柔性条(5)、支撑部件(6)，其特征是：所述柔性驱动囊(1)一侧贴覆有柔性条(5)，在柔性条(5)另一侧设置有拉线(2)，拉线(2)一端与柔性驱动囊(1)通过支撑部件(6)固定连接，另一端与拉线驱动器(3)连接，柔性驱动囊(1)与拉线驱动器(3)置于支架(4)上。
2.根据权利要求1所述的一种预储能的柔性驱动单元，其特征在于：所述柔性驱动囊(1)为管状的弹性中空封闭体。
3.根据权利要求2所述的一种预储能的柔性驱动单元，其特征在于：拉线驱动器(3)是电动拉线驱动器。
4.根据权利要求2所述的一种预储能的柔性驱动单元，其特征在于：拉线驱动器(3)是气动拉线驱动器。
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