CN107921630A - 用于软机器人的分布式增压和排放系统 - Google Patents

Abstract

描述了一种软机器人，包括：柔性和/或可伸展本体；公共流体增压单元；和多个流体腔室，每个流体腔室嵌入于所述柔性和/或可伸展本体中并且能够通过增压阀门与公共流体增压单元流体地连接；其中增压阀门能够被启动以允许增压流体从公共流体增压单元流入到流体腔室中以致使致动。还描述了使用软机器人的方法。

Description

用于软机器人的分布式增压和排放系统

通过引用并入

本文引用的所有专利、专利申请和出版物的全部内容通过引用并入在此，以便更全面地描述截止本文描述的发明的日期本领域技术人员已知的技术现状。

相关申请

本申请要求2015年7月13日提交的美国临时申请62/191,657的权益和优先权，其全部内容通过引用并入。

背景技术

许多类似于具有骨骼的动物的机器人的方案正在被积极开发。这些机器人中的大部分使用所谓的“硬”体设计构造而成；即，刚性(通常为金属)骨骼，电气或液压致动，机电控制、感测和反馈。示例包括Boston Dynamics Big Dog和Boston Dynamics Atlas。

另一类机器人——那些基于没有骨骼的动物的机器人——被探索得少得多，这是由于多种原因：i)存在这样的推测，即没有水的浮力支撑，“类似于海洋体”的生物体(鱿鱼)将不能运行；ii)制造这些系统所需的材料和部件经常不可获得；iii)在这类机器人中使用的致动的主要类型(例如，液压调节器)在传统机器人中实际上未被使用。这些系统在其性能和潜在用途方面与硬体系统在本质上非常不同。虽然它们将(至少在它们的开发早期)比硬体系统慢，但是它们也将更轻、更便宜、更加稳定并且能够更好地运动通过受限空间(裂缝、碎石)。

可以被描述成“软”的机器人或机器人致动器最容易通过在其制造中使用的材料以及其致动的方法来分类。软机器人致动领域开始于Kuhn等人于1950年的工作。他们的工作聚焦于在聚合物材料的取决于周围介质的pH值的卷绕和展开中的可逆变化。他们使用这种变化成功地提升和降低重物，由此展示了在机器人致动中使用软材料原理的证明。Halmen等人在1965年扩展了该想法，并且展示了可以使聚合物材料电解地收缩。这两个发展为使用聚合物凝胶的膨胀和基于介电质的致动器的电子控制设置了未来工作的场景。Otake等人已经证实在制造海星形状的机器人致动器中电活性聚合物的使用。Suzumori等人在1989年首先报道了基于对由可延伸聚合物制造的密封腔室增压的气动驱动的软致动器(Suzumori等人，(1989)，“Flexible microactuator,(1st Report,Staticcharacteristics of 3DOF actuator)”，Trans.JSME,C55,2547-2552)。这种类型的致动已经被用于毫米级以制造夹具、触手和包括气动气球的其他相关装置。

气动软机器人致动器可以使用不可延伸的材料制造，其依赖于诸如波纹管的架构。也被称为气动人造肌肉(PAM)的McKibben致动器依赖于在编织护套中受限的囊的充胀，所述编织护套在致动轴线上不可延伸。由此引起的变形可致使径向扩张和/或轴向收缩。特别地，取决于编织护套中纤维的角度，可使致动器在增压时收缩或延伸。可被施加的力与所施加的压力成比例。相关的致动器被称为打褶的气动人造肌肉。

存在诸如形状记忆合金的“软”机器人致动器，该致动器已被Sugiyama等人在既可以爬又可以跳的机器人中既作为致动方法又作为主结构部件使用。可被描述为“软”的另一种方案使用传统机器人元件(电动马达)和基于形状沉积制造(SDM)的软聚合物链接的组合。这种技术是3D打印和铣削的组合。传统机器人与软元件的复合物的示例已经被十分成功地使用于机器人夹具的开发，该夹具包括软手指部以提高新西兰软水果包装的速度和效率。软机器人的附加能力是期望的。

在传统软机器人系统中，机器人的致动腔室通常经由一系列长且窄的管连接到气动或液压控制单元。这可能导致管的缠绕和更重且更笨重的机器人。因此，期望软机器人的新设计。

发明内容

本文描述了用于软机器人的分布式增压和排放系统以及包含这种分布式增压和排放系统的软机器人。在某些实施例中，分布式增压和排放系统可包括：嵌入于柔性和/或可伸展本体中的公共流体增压单元；和多个流体腔室，每个流体腔室均嵌入于柔性本体中并且能够通过阀门或一系列阀门与公共流体增压单元流体地连接；其中所述阀门或一系列阀门能够被启动，从而允许增压流体从公共流体增压单元流入流体腔室以致使致动或者可选地允许增压流体从流体腔室流出至排放单元以致使停用。

在一个方面中，描述了一种软机器人，包括：

柔性和/或可伸展本体；

公共流体增压单元；和

多个流体腔室，每个流体腔室均嵌入于柔性和/或可伸展本体中并且通过增压阀门与公共流体增压单元流体地连接；

其中，增压阀门配置成用于通过使增压流体从公共流体增压单元流入流体腔室以致使致动而启动。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元嵌入于柔性和/或可伸展本体中。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元为公共流体增压通道。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元为公共流体增压腔室。

在本文描述的任何一个实施例中，增压阀门经由连接管连接至公共流体增压单元。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元配置成与增压流体源流体地连接。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元配置成连接至真空源。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元配置成相较于大气压保持正压力或负压力一预定时间。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括公共流体排放单元，并且每个流体腔室能够通过排放阀门与公共流体排放单元流体地连接。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体排放单元为公共流体排放通道或公共流体排放腔室。

在本文描述的任何一个实施例中，一个或多个流体腔室均进一步包括排放阀门和排放通道；流体腔室配置成通过排放阀门和排放通道与外部环境流体地连接。

在本文描述的任何一个实施例中，公共流体增压单元为能够通过增压阀门与多个流体腔室流体地连接的积聚腔室。

在本文描述的任何一个实施例中，积聚腔室为刚性的(stiff)、柔性的或可伸展的。

在本文描述的任何一个实施例中，积聚腔室配置成保持待填充到流体腔室中的增压流体和/或配置成从流体腔室排放增压流体。

在本文描述的任何一个实施例中，积聚腔室为与增压阀门流体地连通的积聚器。

在本文描述的任何一个实施例中，积聚腔室为附接至或嵌入于柔性和/或可伸展本体的积聚器。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括连接至增压阀门中的一个或多个以共同地或单独地控制阀门的一个或多个通信线。

在本文描述的任何一个实施例中，通信线为传统线或光刻沉积线。

在本文描述的任何一个实施例中，增压阀门中的一个或多个与连接至一个或多个通信线的微控制器相联。

在本文描述的任何一个实施例中，所述一个或多个通信线连接至增压阀门中的一个或多个以经由通信总线执行阀门控制。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括一个或多个光缆，每个光缆连接至增压阀门中的一个或多个并且配置成执行阀门控制。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括一个或多个光缆，每个光缆连接至增压阀门中的一个或多个并且配置成经由通信总线执行阀门控制。

在本文描述的任何一个实施例中，增压阀门中的一个或多个均包括配置成允许用户无线地控制增压阀门的电系统。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括配置成控制增压阀门中的一个或多个的操作的光触发晶体管或声触发晶体管。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括一个或多个压电传感器以传输信号来控制增压阀门。

在本文描述的任何一个实施例中，增压阀门的动作可以由先导阀门驱动。在这些实施例中，增压阀门可以被称为主阀门。在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括一个或多个先导阀门，每个先导阀门均与主阀门(多个主阀门)流体地连接并且配置成致动主阀门(多个主阀门)。在本文描述的任何一个实施例中，软机器人包括流体地连接至主阀门(多个主阀门)的第一积聚腔室和流体地连接至先导阀门(多个先导阀门)的第二积聚腔室。在本文描述的任何一个实施例中，主阀门配置成在第一压力下操作；先导阀门配置成在高于所述第一压力的第二压力下操作。

在本文描述的任何一个实施例中，第一积聚器经由调节器和阀门流体地连接至第二积聚器。在本文描述的任何一个实施例中，第一积聚腔室和/或第二积聚腔室通过调节器和阀门分别连接至主阀门和先导阀门。在本文描述的任何一个实施例中，第一积聚腔室包括的流体的压力高于流体腔室中的流体。

在本文描述的任何一个实施例中，柔性本体包括应变限制层，其中应变限制层的拉伸模量高于柔性和/或可伸展本体的拉伸模量。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括流体贮存器和流体入口。

在本文描述的任何一个实施例中，软机器人进一步包括流体贮存器和流体入口，并且其中流体贮存器配置成经由流体入口将流体递送到公共流体增压通道中。

在本文描述的任何一个实施例中，柔性和/或可伸展本体由弹性体制成。

在本文描述的任何一个实施例中，其中软机器人进一步包括气动泵和/或真空泵。

在另一个方面中，描述了一种致动软机器人的方法，包括：

提供根据本文描述的任何一个实施例的软机器人；

在公共流体增压单元中提供增压流体；和

启动一个或多个增压阀门以允许增压流体从公共流体增压单元流入到流体腔室中的至少一个中以致使致动。

在本文描述的任何一个实施例中，所述方法进一步包括从增压单元移除流体。

在又一个方面中，描述了一种致动软机器人的方法，包括：

提供根据本文描述的任何一个实施例的软机器人；

从公共流体增压单元移除流体；和

启动一个或多个增压阀门以从流体腔室移除流体以致使致动。

在本文描述的任何一个实施例中，所述方法进一步包括传输声信号以触发致动。

在本文描述的任何一个实施例中，一个或多个增压阀门配置成通过声信号打开。

可以想到，本文公开的任何实施例可以与本文公开的任何其他实施例适当地组合。可以明确地想到本文公开的任何两个或多个实施例的组合。

除非在本文中另有定义、使用或描述，在此使用的术语(包括技术术语和科学术语)应被解释为具有与其在相关领域的上下文中被接受的含义一致的含义，并且不应被解释为理想化的或过于正式的意义，除非在本文中明确地这样定义。

将理解的是，除了在本文中描述和在附图中描绘的取向之外，空间相关术语和示出的构造意在涵盖设备在使用中或操作中的不同取向。为了便于描述，可在本文中使用诸如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等空间相关术语来描述图中所示的一个元件与另一个元件的关系。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为在其他元件或特征之“下”或“下方”的元件将被定向成在所述其他元件或特征之“上”。因此，示例性术语“上”可涵盖上和下两个取向。设备可以以其他方式定向(例如，旋转90度或在其他取向上)，本文中使用的空间相关的描述符可被相应地解释。更进一步地，在本公开中，当一元件被提到“与另一元件相联”、“在另一元件上”、“连接至另一元件”、“联接至另一元件”、“与另一元件接触”等等时，所述元件可直接与另一元件相联、直接在另一元件上、直接连接至另一元件或直接与另一元件接触，或者可以存在中间元件，除非另有说明。

本文使用的术语目的在于描述特定实施例，不意在对示例性实施例的限制。如本文所使用的，诸如“一”和“一个”的单数形式意在于也包括复数形式，除非上下文另外指出。此外，术语“包括”、“包含”说明所陈述元件或步骤的存在，但不排除一个或多个其他元件或步骤的存在或增加。

附图说明

参考以下附图描述本发明，这些附图仅仅用于说明目的而呈现，而不意在限制。

在附图中：

图1A至图1C显示了传统软触手的照片(来自Whitesides等人,Adv Mat,25,205-212,2013)。特别地，图1A显示了具有连接至九个窄管的九个独立致动腔室的触手。图1B显示了具有三个同时被充胀的腔室的触手。图1C显示了保持花的触手，通过充胀其腔室中的三个腔室使得该触手与花的形状相吻合。

图2A至图2B显示了典型触手的构造。特别地，图2A显示了软机器人触手的外部视图，该软机器人触手包括一系列嵌入于软的可延伸弹性体中的致动腔室，所述弹性体包围刚性更大的应变限制芯。图2B显示了触手的横截面视图，该视图显示了由刚性弹性体和一系列管两者组成的应变限制芯，所述一系列管用于向致动腔室供给增压流体和从致动腔室排放增压流体。

图3A显示了软致动器中的传统增压和排放系统。图3B显示了根据本文描述的一个或多个实施例的分布式增压和排放系统。

图4A至图4H显示了来自Whitesides等人,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,108,20400-20403,2011的处于致动的不同阶段的传统软四足机器人的照片。

图5A显示了具有传统增压和排放系统的软机器人，所述增压和排放系统包括容纳四个小管的系绳，所述四个小管被馈送至保持四个软致动器的中央刚性枢纽(hub)中。图5B显示了根据本文描述的一个或多个实施例的带有分布式增压和排放系统的软机器人。

图6A的左侧显示了带有传统增压和排放系统的软机器人，其中增压管线布线至机器人的四个致动器，在这里，每个单独的管充当用于单个致动器的供给和排放管线。图6A的右侧显示了根据本文描述的一个或多个实施例的带有包括积聚器的分布式增压和排放系统的软机器人。图6B显示了根据本文描述的一个或多个实施例的带有包括积聚器的分布式增压和排放系统的软机器人，所述积聚器具有排放和增压阀门。

具体实施方式

在传统软机器人系统中，机器人的致动腔室经由一系列长且窄的管连接至气动或液压控制单元。该控制单元包括增压流体源和将该流体馈送至供给致动腔室的管的大量阀门。传统软触手的照片(Whitesides等人，Adv Mat,25,205-212,2013)显示于图1A至图1C中。特别地，图1A显示了具有连接至九个窄管(例如，双用途增压/排放管线101)的九个独立致动腔室的软触手103。在操作期间，每个致动腔室可通过控制系统独立地被增压。图1A的右侧显示了带有沿着刚性PDMS芯105延伸的管的触手和位于触手的外周处的九个致动腔室109中的三个的横截面，其软本体由Ecoflex制成。图1B显示了带有三个同时充胀的腔室的触手。图1C显示了通过充胀其腔室中的三个并且允许触手与花的形状相吻合来保持花的触手。

典型的传统触手的构造显示于图2A至图2B中。特别地，图2A显示了传统软机器人触手207，该触手包括一系列嵌入于软的可延伸弹性体层203中的致动腔室(在图2B中显示为209)，所述软的可延伸弹性体层包围应变限制层(例如，刚性更大的应变限制芯201)。多个双用途增压/排放管线205嵌入于应变限制芯201中。图2B显示了应变限制芯201由刚性弹性体211和一系列管205两者组成，所述一系列管用于向致动腔室209供给增压流体和从致动腔室排放增压流体。

图2A至图2B中描述的管布线的传统方案具有三个关键的缺点：1)需要添加用于寻址每个致动腔室的管，这转而需要大量的致力于管布线的机器人重量；2)由于需要将大量的管装配至机器人上的有限容积中，每个管均要求具有小的直径。这致使较高的管阻力，该阻力减慢了致动可能发生的速度；和3)软机器人中的独立致动腔室的总数量受到能够装配到芯的容积中的管的数量的限制。

在一个方面中，描述了一种软机器人，其包括：柔性和/或可伸展本体；可选地嵌入于柔性和/或可伸展本体中的公共流体增压单元；以及多个流体腔室，每个流体腔室均嵌入于柔性和/或可伸展本体中并且能够通过阀门或一系列阀门与公共流体增压单元以及可选地与排放单元流体地连接；其中，所述阀门或一系列阀门能够被启动以将增压流体从公共流体增压单元移至流体腔室中以致使致动，或可选地将流体从流体腔室移出至排放单元由此使致动器返回至其停用状态。在某些实施例中，软机器人进一步包括排放管线以将增压流体从流体腔室移除。还描述了使用软机器人的方法。

在一些实施例中，公共流体增压单元为公共流体增压通道或管，该公共流体增压通道或管可通过分布式阀门网络与所述多个流体腔室流体地连通。在其他实施例中，公共流体增压单元为也被称为压力积聚器的公共流体增压腔室，该公共流体增压腔室可通过分布式阀门网络与所述多个流体腔室流体地连通。

在一些实施例中，软机器人的增压阀门包括配置成在低压力(例如，40、30、20、10psi或更小)下操作的主阀门。在某些实施例中，软机器人进一步包括一个或多个先导阀门，每个先导阀门均与主阀门流体地连接并且设计成致动主阀门。在这些实施例中，软机器人可包括流体地连接至主阀门(多个主阀门)的第一积聚腔室和流体地连接至先导阀门(多个先导阀门)的第二积聚腔室。

在一些实施例中，先导阀门为控制至主阀门的馈送以致动主阀门的阀门。先导阀门为流体先导控制的，例如，为空气先导控制的。在某些实施例中，主阀门配置成在第一压力下(例如，在40、30、20或10psi或更小的低压力下)操作。在某些实施例中，先导阀门配置成在第二压力下(例如，在50、60、70、80、90、100psi或更大的高压力下)操作。在某些实施例中，第二压力高于第一压力。先导阀门是有用的，因为它们允许一种流体馈送来控制另一种流体馈送。在某些特别的实施例中，先导阀门为电磁阀门。

因此，在这些实施例中，主阀门由先导阀门(通常较小)间接地致动。当被致动时，先导阀门使增压流体(例如，空气)进入腔室中，这使主阀门中的机构移动，从而致使主阀门打开或关闭。在某些实施例中，软机器人包括位于机器人的本体中的第一积聚腔室(例如第一增压积聚器)，所述第一积聚腔室与主阀门(多个主阀门)流体地连通。在一些实施例中，软机器人还包括位于机器人的本体中的第二积聚腔室(例如第二增压积聚器)，所述第二积聚腔室与先导阀门(多个先导阀门)流体地连通。在一些实施例中，第一积聚腔室包含与主阀门流体地连接的低压(例如，10psi)流体，以驱动软致动器的运动。第二压力积聚腔室可包含与先导阀门流体地连接的高压(例如，80psi)流体，用于致动主阀门。在一些实施例中，为了致动软机器人，电信号被发送至先导阀门的螺线管，致使先导阀门打开。接下来，空气从第二较高压积聚器通过先导阀门流动到主阀门中的机构。一旦该高压空气已经积聚在主阀门中，该高压空气便将致动主阀门，致使主阀门打开。然后，空气将从第一低压积聚器通过主阀门流动至软致动器，在这里，空气将致动软致动器。

在一些实施例中，软机器人包括第二积聚腔室，该腔室包含流体地连接至先导阀门的高压(例如，高于50、60、70、80、90psi或更高)流体，用于致动主阀门。在这些实施例中，第一积聚器(被使用来储存低压流体，例如空气，用于致动软致动器)可经由调节器流体地连接至第二积聚器。以这种方式，当第一低压积聚器耗尽空气时(例如由于致动器的致动)，该积聚器的空气可以由来自第二积聚器的空气补充。这里，第一积聚器和第二积聚器经由调节器流体地连接，使得第二积聚器的高压空气被转换成第一积聚器所需的低压空气。不希望被任何特定理论束缚，应当相信此方案具有两个关键优点：

1)与仅仅使用第一低压积聚器可能的情况相比，高压积聚器允许更大量的空气本地地被储存在致动器附近；和

2)具有嵌入的第二高压积聚器的系绳软机器人系统可以通过使用用于供给空气至机器人的较窄系绳操作。这是因为我们以较高的压力使空气流动至机器人，因此被传输至机器人的每单位系绳容积的空气量较高，这样，系绳不需要作成大横截面的管来满足机器人的空气需求，而是现在可以作成小横截面的管。需要注意的是，在该版本的机器人中，系绳直接连接至第二高压积聚器并且用于操作机器人所需的全部空气来源于该高压积聚器。

在这些实施例中，第二(高压)积聚腔室仍然也可被使用来提供空气以操作先导阀门。在这种情况下，第二高压积聚器将与机器人的先导阀门流体地连接，以及经由调节器流体地连接至处于低压的第一积聚器。

在一些实施例中，机器人上的第一和/或第二积聚腔室以比致动致动器所需的高得多的压力(第一高压)保持流体(例如空气)，并且该腔室/积聚器经由调节器和阀门的组合与致动器流体地连接。在这些实施例中，第一高压(例如空气)将从高压积聚器流动通过调节器，该调节器将压力降至致动所需的压力，然后空气行进通过阀门并且最后到达软致动器，以便致动软致动器。不希望被任何特定理论束缚，应当相信本设计将具有以下优点：1)允许软机器人的本体中储存更多流体；和2)如果被系绳，机器人将需要更小的系绳。

在某些实施例中，公共流体增压单元(例如，公共流体增压腔室)配置成保持正压力(相较于大气压)一预定时间，使得一个或多个流体腔室能被快速地增压而不用通过至增压源的长通道。

在某些实施例中，公共流体增压单元(例如，公共流体增压腔室)配置成保持负压力(相较于大气压)一预定时间，使得一个或多个流体腔室能被快速地减压而不用通过至减压源的长通道。

在一些实施例中，软机器人进一步包括公共流体抽真空单元。在一些实施例中，公共流体抽真空单元为可通过分布式阀门网络与多个流体腔室流体地连通的公共流体抽真空通道或管。在其他实施例中，公共流体抽真空单元为可通过分布式阀门网络与多个流体腔室流体地连通的、也被称为压力积聚器的公共流体抽真空腔室。

在一些实施例中，描述了用于软机器人的分布式增压和排放系统，其中，开启增压流体的供给或增压流体的排放的阀门位于每个致动腔室的入口处，与阀门集中在控制单元中的情况相反。参考图3A至图3B，描述了在一个或多个实施例中的该用于软机器人的分布式增压和排放系统与传统系统相比的特征和优点。

在一些实施例中，本文描述的分布式增压和排放系统用于很多形式的软机器人，包括但不限于软机器人触手。图3A中所显示的为使用传统增压和排放系统的软机器人触手301的横截面。需要注意的是，对于该图中显示的两个触手，用于应变限制芯的弹性体为了清晰起见而被省略。芯302的容积被各自寻址每个致动腔室304所需的管303所消耗。图3B显示了使用如本文的一个或多个实施例中描述的分布式增压和排放系统的软机器人触手。这里，触手305包含公共流体增压通道(例如，单个增压管线307)，该通道通过增压阀门311和连接管308连接至每个流体腔室315。公共流体增压通道配置成与流体贮存器/源流体地连接以供给增压流体。在某些实施例中，触手305可选地进一步包括用于排放增压流体的公共流体排放单元(例如，单个排放管线309)，该排放单元通过排放阀门313和连接管306连接至流体腔室315。这些大管的分支为经由一系列阀门组件(例如，诸如311的增压阀门和诸如排放阀门313的抽真空阀门)连接至各个致动腔室315的一系列管(例如，连接管306和308)。这些阀门组件能被触发或启动，以便提供至增压管线或排放管线的通路。

可替换地，在某些实施例中，公共流体增压单元307配置成连接至流体真空并且还用作公共流体排放单元。

在一些实施例中，柔性本体包括应变限制层，其中应变限制层的拉伸模量高于柔性本体的拉伸模量。如本文使用的，术语“应变限制的层”和“应变限制层”可互换地使用。应变为用物体的相对位移描述的变形。变形由施加的力(在这里的情况下，例如，由增压力)所引起的应力导致。因为较低刚性或较小弹性模量材料将比较高弹性模量材料变形更大程度，所以低刚性材料经受更大的应变或变形。结果，较高刚性或较大弹性模量材料中的应变更小或“受限”。如本文中所使用的，在较低阈值力下延伸、弯曲、扩张或展开的软机器人的层或壁或所述层或壁的部分为“可延伸”或“低应变”构件。在较高阈值力下延伸、弯曲、扩张或展开的软机器人的层或壁或所述层或壁的部分在本文中被称为“应变限制的”层或壁或膜。

在某些实施例中，术语“应变限制层”指的是比弹性体本体刚性更大或更不可伸展的并且附接至或固定至所述弹性体本体的层。在一个或多个实施例中，应变限制层比弹性体本体刚性高大约10％、20％、50％、100％或500％。

尽管这里描述了压力致动的软致动器，但是使用分布式气动系统的真空致动的软致动器也是可行的并且被明确地想到。因此，在其他实施例中，公共流体增压通道可被配置成保持正压力或负压力(相较于大气压)一预定时间。在某些实施例中，真空致动的致动器被描述为包括处于真空的致动管线和处于大气压或用于停用的正压力的停用管线。

这种分布式液压或气动布线方案至少解决了上文指出的传统增压和排放系统的三个问题，1)不再需要添加用于寻址每个致动腔室的管，倘若使用轻量化的阀门组件并且使用空气作为流体，这将减少触手的重量，因为增压和排放管大多数为空的；2)用一个或两个大直径的管替代使用于传统增压和排放系统中的大量小直径管具有减少管阻力并且转而提高机器人致动速度的效果；以及3)独立致动腔室的数量不再受能装配到触手的芯中的管的数量限制。

致动腔室的数量可由用于控制分布式阀门网络的电力和通信系统的尺寸限制。由于用于为阀门供电和提供控制信号的线容易小型化，现在可以用数量多得多的可独立寻址的致动腔室构建触手，致使更多关节的软机器人。在一个实施例中，电压线和接地线被嵌入于软触手的应变限制层中，并连接至所有阀门，以便提供电力。在某些实施例中，每个阀门由其自己专用的可光刻沉积在应变限制层上的小通信线控制。在这些实施例中，需要将附加的通信线添加至机器人以控制供给流体腔室的每个附加阀门。这里，用于软机器人触手的系绳将包括一个用于供给增压流体的管、可选的一个用于排放的管、电压线、接地线和用于单独地寻址每个阀门的一束通信线。因为每根附加的通信线可具有比用于传统软触手中的各个双用途增压和排放管更小的横截面，该电子系统仍允许将比传统设计数量更大的致动腔室添加至软机器人触手。

可替换地，在其他实施例中，公共通信线或通信线组可被连接至机器人的阀门组件，在这里，通过通信总线实现独立的阀门控制。许多不同种类的通信总线都将是适合的，包括但不限于并行总线、串行总线和1-Wire总线。在一些实施例中，使用通信总线的分布式增压和排放系统以及系统中的每个阀门将与微控制器配对，在这里，所有微控制器连接至一个共享通信线或共享通信线组。为了翻译来自共享通信线或共享通信线组的信号，每个微控制器配置成接收数据文字，该数据文字告诉各个独立的微控制器该输入的控制信号是否意在命令该微控制器所附接的阀门。通过这种方式，共享通信线或共享通信线组可被用于控制大量阀门的操作。在一些实施例中，系绳包括一个用于供给增压流体的管、可选的一个用于排放的管、电压线、接地线和所述共享通信线或共享通信线组。这里，所述共享通信线或共享通信线组将还被连接至位于触手的基部或触手的外部处的外部微控制器，所述外部微控制器配置成将命令信号传输给机器人。

在其他实施例中，使用基于非电线的通信系统用于控制机器人的阀门。例如，在某些实施例中，可使用光缆将光控制信号发送至开启至触手中的阀门的电力供给的光触发功率晶体管。在这些实施例中，附接至每个流体腔室的阀门将与光触发功率晶体管配对以允许阀门被通过光缆传输的信号控制。在这些实施例中，系绳包括一个用于供给增压流体的管、可选的一个用于排放的管、电压线、接地线和一组光缆，其中每根光缆控制单个阀门。

可替换地，阀门网络(每个阀门均具有其自己的微控制器)可以连接至公共通信光缆或通信光缆组，其中经由通信总线实现独立的阀门控制。在这些实施例中，系绳包括一个用于供给增压流体的管、可选的一个用于排放的管、电压线、接地线和共享通信光缆或共享通信光缆组。在其他实施例中，通过将无线接收器和微控制器结合到每个阀门中而进行无线通信，从而允许每个阀门接收来自位于软机器人触手的基部处或软机器人触手的外部某处的无线发射器的命令。在这些实施例中，系绳包括一个用于供给增压流体的管、可选的一个用于排放的管、电压线和接地线。

在又其他实施例中，至阀门的通信经由声信号传输实现，其中每个阀门与微控制器和压电传感器配对或与压电触发功率晶体管配对。例如，在一些实施例中，压电传感器可被用于沿着显示于图3B中的增压流体入口管线307以压力波形式向下传送数据。这些压力波可被位于每个阀门组件中的压电传感器测量，所述压电传感器将这些压力振荡翻译为指示何时打开或关闭阀门的数据输入。

大多数气动阀门和液压阀门由硬部件制成，因此，如果被嵌入于软致动器的高度可变形的表面中，这些阀门将从它们的周围剥离。在一些实施例中，出于该原因，硬阀门将优选地位于软机器人的应变限制层中、位于软机器人的高度可变形的表面内部的中空腔中、或位于软机器人的硬部件中。

可替换地，在其他实施例中，阀门由柔性和/或柔软的部件/材料构建而成。例如，可使用介电弹性体致动器来打开和关闭至增压流体或排放管的通路。在这些软阀门的情况下，阀门可被嵌入于软机器人的高度可变形的表面中以及软机器人的应变限制表面中和硬部件中。在某些实施例中，还可以制造由软材料制成的非致动阀门部件。例如，可以在使用弹性体膜的软致动器中构造空气通路以创建快速排放阀门。在一些实施例中，沿着特定方向的空气流动将沿着阻塞排放管的方向移动弹性体膜，沿着相反方向的空气流动将沿着允许进入排放管的方向移动所述膜。

在一些实施例中，本文描述的用于控制分布式增压和/或排放系统的控制系统需要使用位于机器人中的每个阀门的位置处的电子器件。对于这些实施例，传统的硬电子器件可被置于软机器人的应变限制层中、软机器人的高度可变形的表面内部的中空腔中、或软机器人的硬部件中。可替换地，可使用柔性和/或可伸展的电子电路。此处，柔性电子电路将优选地被放置于机器人的应变限制表面中，而可伸展的电路可被放置于应变限制表面和高度可变形的表面两者中。

在一些实施例中，本文描述的分布式增压和排放系统为四足机器人。图4A至图4H显示了来自Whitesides等人Proc.Natl.Acad.Sci.USA,108,20400-20403,2011的传统软四足机器人的照片。特别地，图4A至图4H显示了致动顺序(每个图的左下插图)、逝去时间(每个图的右上)、以及向短间隙爬行、在短间隙下方起伏、然后再在另一侧爬行的五腔室软四足机器人的快照。图4A显示了机器人开始减压；图4B显示了中央流体增压通道401被增压；图4C显示了腿部被致动以朝向间隙爬行。图4D显示了中央通道被减压，在图4E至图4G中，机器人起伏以通过间隙下方。在图4H中，最后，中央通道被再次增压，机器人在间隙的另一侧爬行。每个步骤中被增压的致动腔室显示(插图)为绿色；不起作用的致动腔室显示(插图)为红色；部分地增压的致动腔室显示(插图)为橘色。间隙的高度由上面的白色虚线指示。比例尺为4cm。

应当想到在任意软机器人中使用本文描述的分布式增压和/或排放系统。软机器人的非限制性示例包括系绳软触角、系绳软四足机器人、软夹具、软外科手术牵开器、用于腹腔镜外科手术的软外科手术牵开器、软内窥镜、非系绳软机器蛇、非系绳软机器鱼、非系绳软机器八爪鱼、软机器人身体康复装置、软机器人灯笼和软监控机器人。软机器人致动器的附加示例描述于2015年5月7日提交的PCT/US2013/066164和2013年3月15日提交的PCT/US2013/032297中，其内容明确地通过引用并入。

在某些实施例中，软机器人可为软四足机器人。在一些实施例中，四足机器人包括分布式增压和排放系统，该分布式增压和排放系统的系绳仅仅包含一个公共流体增压通道(或可选地包括图3B中所示的包括公共流体抽真空通道的两根大管/通道)。如图3中所示的系统一样，一个公共流体增压通道将为整个系统供给增压流体，并且可选地，一个公共流体抽真空通道将为整个系统排放增压流体，以及单独致动腔室的致动将由位于腔室处的阀门组件控制。正如在软触手的情况中那样，用于软四足机器人的分布式增压和排放系统的使用能通过减少气动系绳中的管阻力而增加机器人的致动速度。

在某些实施例中，在容许于致动器的位置处排放增压流体的应用中，可通过使用仅仅一个将增压流体供给至机器人的大管和一系列本地阀门组件和排放管线进一步简化系绳。使用这样的系统的软机器人显示于图5A至图5B和图6A至图6B中。

在某些实施例中，公共流体增压单元为也被称为压力积聚器的公共流体增压腔室，所述公共流体增压腔室现在参考图5A至图5B进行描述。图5A至图5B和图6A至图6B显示了使用传统增压和排放系统的软四足机器人和使用根据本文描述的一个或多个实施例的分布式增压和排放系统的软四足机器人之间的比较。在图5A中，带有传统增压和排放系统501的软机器人包括包含连接至四个软致动器504的四个小管505的系绳。在图6A的左侧，这些管505布线至机器人的四个致动器504，其中每个独立的管用作用于单个致动器的供给和排放管线。相比之下，图5B为带有本文描述的分布式增压和排放系统503的软机器人的图示。不同于图3B中所示的具有公共流体增压通道和公共流体抽真空通道的分布式增压和排放系统，该机器人仅仅包含公共流体增压通道，即单个增压管线507。这通过用位于每个致动器506处的可将增压流体从致动器排出至本地环境的一系列排放通道(例如，排放端口513)替换图3B的机器人中使用的排放管线来实现。该管的布线如何实现可见于图6A的右侧和图6B中。在这些实施例中，公共流体增压腔室为积聚腔室(例如，积聚器511)。因此，单个压力供给管线507被馈送到积聚器511处的本体中，该积聚器连接至致动器504并且用以保持增压流体一预定时间。当位于该致动器(即增压阀门609，图6B)的入口处的阀门打开积聚器511和致动器506之间的连接时，增压流体可随后进入任意致动器中。当排放阀门611打开从而允许流体经由排放通道(例如，排放端口613)沿着一段短路径移出机器人的本体至本地环境(图6B)时，致动器中的增压流体被排出至本地环境。相对于图3B中所示的分布式增压和排放系统，包含附接至每个致动器的本地排放端口的该分布式增压和排放系统的设计以至少两种方式提高了致动速度。第一，由于系绳不再需要排放管线，可容纳更大的增压管线，从而降低了对于致动的管阻力。第二，通过缩短排放流体在离开机器人系统之前行进的路径，也降低了对于松弛致动器的管阻力并且提高了致动速度。需要注意的是，积聚器对于仅仅使用一根增压管线的分布式增压和排放系统设计来说是不需要的。在某些实施例中，歧管被放置于软机器人的中央本体中，以便将主压力供给管线分成一系列将连接至每个致动器的增压阀门的较小管线。尽管如此，在某些实施例中使用积聚器是有利的。将致动器直接地或以短路径附接至压力积聚器或真空积聚器将相应地提高致动器的致动速度或松弛速度。

在某些实施例中，软机器人包括本文描述的分布式增压和排放系统的两个或更多个实施例的组合。在上文描述的分布式增压和排放系统或其某种组合之间的选择可取决于软机器人打算用于何种应用。例如，在一些实施例中，如果软夹具将用于在海底上的石油钻探设备上工作，则使用本地排放端口将是可接受的，因为如果用于致动机器人的空气或增压海水被排出至本地环境，则没有损害将会发生。另一方面，在其他实施例中，如果软触手将被用于腹部外科手术，增压流体排出至本地环境则可能会伤害患者。在这些实施例中，可使用带有主增压管线和主排放管线两者的分布式增压和排放系统。在任一情况下，使用分布式增压和排放系统将提高机器人的致动速度，使得更容易将更多致动器装配到机器人的本体中，并且在一些情况下减少机器人的重量。

另外，在某些实施例中，分布式增压和排放系统架构被用于非系绳机器人中。期望减少管阻力、减少重量并且允许机器人本体中有更多的致动器。因此，这些相同的将阀门组件、积聚器和排放端口放置于致动器附近并且使用较大的用于增压流体的供给和排放管的分布式网络设计也将适于提高非系绳软机器人系统的功能。

因此，在某些实施例中，可从软机器人省略增压管线，并且作为替代，可在机器人中包括气动泵。在一些实施例中，气动泵附接至机器人中心处的压力积聚器。该设计的一个附加的优点为，泵可被设置成不断地“加满”积聚器，因此一直存在用于运行机器人的可用空气。这与其中泵被用于在致动时直接填充软致动器并且仅被断续地使用的“回弹性非系绳软机器人”相反。在本文描述的这种新的分布式设计中，泵可在积聚器压力下降到某一设定“填充”压力以下的任何时候运行。由于泵现在可能潜在连续运行从而在积聚器中建立恒定的增压空气供给，因此致动速度不再受机载泵的流率限制，而是受从积聚器移动进入流体腔室(例如，致动器)中的空气流率的限制。

在其他实施例中，机器人中可包括真空源(例如，真空泵)。在这些实施例中，可从软机器人省略增压管线。在一些实施例中，真空源附接至机器人中心处的积聚器。该设计的一个附加的优点为，泵可设置成不断地运行以维持积聚器中一定水平的真空。由于现在泵可能潜在连续运行从而建立恒定的真空，致动速度不再受机载真空泵的流率限制，而是受从流体腔室(例如，致动器)移动至积聚器的空气流率的限制。

在其他实施例中，软机器人包括机载增压流体源(例如，压力泵)和真空源(例如，真空泵)。这里，所述机载压力泵将向增压积聚器(用于致动软致动器)供给流体(例如，空气)压力，真空泵将被附接至真空积聚器(用于快速地解除软致动器的致动)。

软机器人可包含或连接至流体充胀源或泄放源，所述流体充胀源或泄放源可选地在软机器人的外部。流体充胀源或泄放源可为充胀和/或泄放流体的任意设备。流体充胀源或泄放源的非限制性示例包括气体泵、气体抽真空器、气体泵和气体抽真空器、液体泵、液体抽吸泵、或液体泵和抽吸泵。在一些实施例中，软机器人直接连接至流体充胀/泄放源。应当想到使用包括空气、气体、水、油、液体金属的任意流体、气体或液体。气体的非限制性示例为空气。应当想到使用其他气体。

在某些实施例中，流体为气体，流体充胀/泄放源为可选的外部气体充胀/真空源。外部气体充胀源可为泵、气缸、液化气缸或气球。外部真空源可为真空泵。应当想到本领域中已知的任意其他气体充胀源和真空源。

在另一个方面中，描述了一种致动软机器人的方法，该方法包括：

提供根据本文描述的任意一个实施例的软机器人；

将增压流体提供至公共增压单元中；并且

启动一个或多个增压阀门以允许增压流体从公共流体增压单元流入到流体腔室中的至少一个中以致使致动。

在一些实施例中，该方法可进一步包括将流体从增压单元移除。

在又一个方面中，描述了一种致动软机器人的方法，该方法包括：

提供根据本文描述的任意一个实施例的软机器人；

将流体从公共流体增压单元移除；并且

启动一个或多个增压阀门以将流体从流体腔室移除以致使致动。

在一些实施例中，该方法进一步包括传输声信号以触发软机器人的致动。声信号可被用作传输数据的方式，其中信号由诸如压电的装置产生。在一些实施例中，该方法进一步包括通过致动软机器人来传输声信号。在一些实施例中，一个或多个增压阀门通过声信号打开。

许多不同的阀门或阀门组合可能被潜在地用于本文描述的用于软机器人的分布式气动系统中。下方的列表提供了一些示例，但不是可能的阀门选择的限制性组。

示例1.

可通过一组两个“双通二位”(2W/2P)阀门来执行压力的施加和从软致动器的流体排放。在2W/2P阀门中，阀门可处于两种状态：1)阀门阻塞流体在阀门的入口和出口之间的流动；以及2)阀门允许空气在阀门的入口和出口之间流动。在此情况下，将使用一个2W/2P阀门来控制增压流体至致动器的供给，并且将使用第二2W/2P阀门来控制流体从致动器的排放。应当注意的是，在该示例和其他示例中，排放管可处于低于增压管的压力下，或者在期望加快排放增压流体的情况下，排放管可为使管的压力保持低于大气压的真空系统的一部分。

示例2.

由于典型的是对致动器增压或从致动器排放增压液体，可以使用单个阀门，该阀门的两种状态提供：1)增压流体；或2)排放。在这些情况下，可使用单个“三通二位”(3W/2P)阀门。在3W/2P阀门中，阀门可处于两种状态：

1)阀门允许流体在供给增压流体的管和至致动器的入口管之间流动；和2)阀门允许流体在排放管和至致动器的入口管之间流动。

示例3.

在一些实施例中，期望具有通过维持静态压力来将致动器保持在固定位置的能力。在这些情况下，需要阻塞流体流入或流出致动器。这可使用两个如上文所述的2W/2P阀门来实现或可使用单个“三通三位”(3W/3P)阀门来实现。在这种情况下，阀门将具有三种状态：1)阀门允许流体在至致动器的入口管和供给增压流体的管之间流动；2)阀门允许流体在至致动器的入口管和排放致动器的管之间流动；和3)阀门阻塞流体在所有管之间的流动。这里，第三种状态将是把致动器保持在静态压力下的那种状态。

示例4.

控制致动器的另一种方式为与“快速排放阀门”(QEV)结合使用单个“双通二位”(2W/2P)阀门。这种设置将具有两种状态：1)2W/2P阀门允许流体从增压管流动通过2W/2P阀门、通过QEV、并且接下来进入致动器中；和2)2W/2P阀门阻塞至QEV的增压流体的流动，并且因而流体从致动器往回流动至QEV，随后通过流出QEV的排放端口而离开系统。

应该注意的是，本文描述的阀门可被电子控制，或可被气动地或液压地先导控制。由于用于先导控制阀门的增压流体需要经由流体操纵管线被运输至阀门，这种阀门控制方法需要将附加的管结合到软机器人的本体中。由于此原因，气动地或液压地先导控制的阀门是非优选的。相反，用于提供电力和控制信号至阀门的线可比流体操纵管线小并且能容易地结合到软机器的本体中，因此当制造使用分布式增压和排放系统的软机器人时，电子控制阀门是优选的。

本发明(多个发明)的各个方面的前述及其他特征和优点将从以下对本发明(多个发明)的更广泛界限内的各个概念和特定实施例的更详细的描述中显而易见。因为主题不限于任何特定实施方式，所以以上介绍并在下文中更详细讨论的主题的各个方面可以以多种方式中的任意方式来实施。提供特定实施方式和应用的示例主要是为了阐释目的。

Claims (42)

1.一种软机器人，包括：

柔性和/或可伸展本体；

公共流体增压单元；和

多个流体腔室，每个流体腔室嵌入于所述柔性和/或可伸展本体中并通过增压阀门与所述公共流体增压单元流体地连接；

其中，所述增压阀门配置成用于通过增压流体从所述公共流体增压单元至所述流体腔室中的流动来致使致动而启动。

2.根据权利要求1所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元嵌入于所述柔性和/或可伸展本体中。

3.根据权利要求1所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元为公共流体增压通道。

4.根据权利要求1所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元为公共流体增压腔室。

5.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述增压阀门通过连接管连接至所述公共流体增压单元。

6.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元配置成与增压流体源流体地连接。

7.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元配置成连接至真空源。

8.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元配置成相较于大气压保持正压力或负压力一预定时间。

9.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括公共流体排放单元，并且每个流体腔室能够通过排放阀门与所述公共流体排放单元流体地连接。

10.根据权利要求9所述的软机器人，其中，所述公共流体排放单元为公共流体排放通道或公共流体排放腔室。

11.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，一个或多个流体腔室进一步均包括排放阀门和排放通道；其中，流体腔室配置成通过所述排放阀门和排放通道与外部环境流体地连接。

12.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述公共流体增压单元为积聚腔室，所述积聚腔室能够通过所述增压阀门与所述多个流体腔室流体地连接。

13.根据权利要求12所述的软机器人，其中，所述积聚腔室为刚性的、柔性的或可伸展的。

14.根据权利要求12所述的软机器人，其中，所述积聚腔室配置成保持要被填充到所述流体腔室中的增压流体和/或将所述增压流体从所述流体腔室排放。

15.根据权利要求12所述的软机器人，其中，所述积聚腔室为与所述增压阀门流体地连通的积聚器。

16.根据权利要求15所述的软机器人，其中，所述积聚腔室为附接至或嵌入于所述柔性和/或可伸展本体的积聚器。

17.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括一个或多个通信线，所述一个或多个通信线连接至所述增压阀门中的一个或多个以共同地或独立地控制所述增压阀门。

18.根据权利要求17所述的软机器人，其中，所述通信线为传统线或光刻沉积线。

19.根据权利要求17或18所述的软机器人，其中，所述增压阀门中的一个或多个与连接至一个或多个通信线的微控制器相联。

20.根据权利要求17或18所述的软机器人，其中，所述一个或多个通信线连接至所述增压阀门中的一个或多个以经由通信总线执行阀门控制。

21.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括一个或多个光缆，所述一个或多个光缆均连接至所述增压阀门中的一个或多个并且配置成执行阀门控制。

22.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括一个或多个光缆，所述一个或多个光缆均连接至所述增压阀门中的一个或多个并且配置成经由通信总线执行阀门控制。

23.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述增压阀门中的一个或多个均包括配置成允许用户无线地控制所述增压阀门的电系统。

24.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括配置成控制所述增压阀门中的一个或多个的操作的光触发晶体管或声触发晶体管。

25.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括一个或多个压电传感器，用以传输信号来控制所述增压阀门。

26.根据权利要求1所述的软机器人，其中，所述增压阀门为主阀门。

27.根据权利要求26所述的软机器人，其中，所述软机器人进一步包括一个或多个先导阀门，每个先导阀门与所述主阀门或多个主阀门流体地连接并且配置成致动所述主阀门或多个主阀门。

28.根据权利要求27所述的软机器人，其中，所述软机器人包括流体地连接至所述主阀门或多个主阀门的第一积聚腔室和流体地连接至所述先导阀门或多个先导阀门的第二积聚腔室。

29.根据权利要求26或27所述的软机器人，其中，所述主阀门配置成在第一压力下操作；并且所述先导阀门配置成在高于所述第一压力的第二压力下操作。

30.根据权利要求26或27所述的软机器人，其中，第一积聚器经由一调节器和一阀门流体地连接至第二积聚器。

31.根据权利要求26或27所述的软机器人，其中，第一积聚腔室和/或第二积聚腔室通过一调节器和一阀门分别连接至所述主阀门和所述先导阀门。

32.根据权利要求31所述的软机器人，其中，第一积聚腔室包括压力高于所述流体腔室中的流体的流体。

33.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述柔性本体包括应变限制层，其中应变限制层的拉伸模量高于所述柔性和/或可伸展本体的拉伸模量。

34.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括流体贮存器和流体入口。

35.根据前述任一权利要求所述的软机器人，进一步包括流体贮存器和流体入口，并且其中所述流体贮存器配置成经由所述流体入口将流体递送至所述公共流体增压通道中。

36.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述柔性和/或可伸展本体由弹性体制成。

37.根据前述任一权利要求所述的软机器人，其中，所述软机器人进一步包括气动泵和/或真空泵。

38.一种致动软机器人的方法，所述方法包括：

提供根据前述任一权利要求所述的软机器人；

在公共流体增压单元中提供增压流体；并且

启动一个或多个增压阀门以允许所述增压流体从所述公共流体增压单元流入到所述流体腔室中的至少一个中以致使致动。

39.根据权利要求38所述的方法，进一步包括将流体从所述公共流体增压单元移除。

40.一种致动软机器人的方法，所述方法包括：

提供根据权利要求1至37中任一权利要求所述的软机器人；

将流体从所述公共流体增压单元移除；并且

启动一个或多个增压阀门以将流体从所述流体腔室移除以致使致动。

41.根据权利要求38或40所述的方法，进一步包括传输声信号以触发致动。

42.根据权利要求38或40所述的方法，其中，一个或多个增压阀门配置成由声信号打开。