CN108673471B - 可穿戴柔性辅助操作臂 - Google Patents

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Abstract

可穿戴柔性辅助操作臂，它涉及一种柔性操作臂，它包括气室盖、底座、内弹簧和三个柔性可充气导管；柔性可充气导管为一端封闭而另一端开口的导管；内弹簧设置在底座的中部，三个柔性可充气导管绕内弹簧周向设置，柔性可充气导管的封闭端与底座相抵，气室盖上带有与柔性可充气导管相配合的气室，柔性可充气导管开口端固装在气室内，气室上开有进气孔和出气孔。本发明结构灵活，可实现多种运动形式，具有很好的便携性，方便扩展，根据需要可应用于不同场合。

Description

可穿戴柔性辅助操作臂
技术领域
本发明涉及一种柔性操作臂，具体涉及一种基于气动驱动连续体结构的可穿戴柔性辅助操作臂。
背景技术
从应用前景看，柔性辅助操作臂在灾后救援、医疗手术、单兵作战以及协助人体进行复杂操作等方面有着广泛的应用前景。目前已有的操作臂大多是以刚性结构设计为主，笨重、运动范围有限且灵活性差，刚度不可变导致环境适应性差。因此很有必要设计一款柔性操作臂。
发明内容
本发明为克服现有技术不足，提供一种结构灵活，环境适应性好，具有多种运动形式的基于气动驱动的可穿戴柔性辅助操作臂。
本发明的技术方案是：
可穿戴柔性辅助操作臂，包括气室盖、底座、内弹簧和三个柔性可充气导管；柔性可充气导管为一端封闭而另一端开口的导管；
内弹簧设置在底座的中部，三个柔性可充气导管绕内弹簧周向设置，柔性可充气导管的封闭端与底座相抵，气室盖上带有与柔性可充气导管相配合的气室，柔性可充气导管开口端固装在气室内，气室上开有进气孔和出气孔。
进一步地，柔性可充气导管为空心波纹管。
进一步地，可穿戴柔性辅助操作臂还包括外弹簧，外弹簧套装在三个空心柔性可充气导管上并顶靠在底座上。
本发明的有益效果是：
1、可实现伸长、缩短、弯曲和扭转等多种运动形式。
2、有较强的负载能力。
3、具有很好的运动灵活性和柔顺性。
4、结构简单，成本低，重量轻，具有很好的便携性，可穿戴。
5、方便扩展，根据需要可应用于不同场合。
附图说明
图1为本发明可穿戴柔性辅助操作臂的整体结构立体图；
图2为本发明可穿戴柔性辅助操作臂的主视图；
图3为空心波纹管的结构图；
图4为内弹簧的结构图；
图5为外弹簧的结构图；
图6为底座的结构图；
图7为气室盖的结构图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明。
如图1-图4及图6-图7所示，可穿戴柔性辅助操作臂，它包括气室盖5、底座1、内弹簧3和三个空心柔性可充气导管4；空心柔性可充气导管4为一端封闭而另一端开口的导管；
内弹簧3设置在底座1的中部，三个柔性可充气导管4绕内弹簧3周向设置，柔性可充气导管4的封闭端与底座1相抵，气室盖5上带有与柔性可充气导管4相配合的气室，柔性可充气导管4开口端固装在气室5-1内，气室5-1上开有进气孔和出气孔。
底座1是3D打印件。内弹簧的作用是防止波纹管上的波纹因变形相互干涉。气室盖5是3D打印件。柔性可充气导管4为空心波纹管。气室盖5是分别给三个空心波纹管打气和抽气的气室5-1组成。气室的开了两个孔5-2分别是连接气泵的进气孔和出气孔，空心波纹管可以产生一定的弯曲变形。由气泵分别给三个空心波纹管打气或者抽气，那么三根波纹管分别伸长或者缩短。由于三根空心波纹管的变形协调，则波纹管会产生弯曲、收缩、伸长。三个柔性可充气导管4与气室盖5的三个气室一一对应布置。
底座1上开有一个中心盲孔1-1和三个外侧盲孔1-2，内弹簧3的一端布置在中心盲孔1-1内，柔性可充气导管4封闭端插接在外侧盲孔1-2内。中心孔用来固定内弹簧3，外侧盲孔用来固定空心波纹管。
参见图1、图2及图5说明，为防止空心波纹管的变形过大，产生畸变，外弹簧2套装在三个空心柔性可充气导管4上并顶靠在底座1上。作为一种优选，底座1为3D打印的圆柱。加工制造简易。
工作原理：由三组气泵分别控制三根空心波纹管内的气体量，实现控制三根空心波纹管的长度，由于三根空心波纹管的端面固结在一起，那么长度不同的空心波纹管会以弯曲的形式变形。这就可以实现整体结构的弯曲。当三根空心波纹管的长度一致时，那么整体是以直线形式变形。三根波纹管的充气速度相同时，整体伸长，三根波纹管的抽气速度相同时，整体缩短。而外弹簧是防止波纹管的变形过大，产生畸变；内弹簧是防止波纹管的干涉。
本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，但是凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (4)

1.可穿戴柔性辅助操作臂，其特征在于：它包括气室盖(5)、底座(1)、内弹簧(3)和三个柔性可充气导管(4)；柔性可充气导管(4)为一端封闭而另一端开口的导管；
内弹簧(3)设置在底座(1)的中部，三个柔性可充气导管(4)绕内弹簧(3)周向设置，柔性可充气导管(4)为空心波纹管，柔性可充气导管(4)的封闭端与底座(1)相抵，气室盖(5)上带有与柔性可充气导管(4)相配合的气室(5-1)，柔性可充气导管(4)开口端固装在气室(5-1)内，气室(5-1)上开有进气孔和出气孔。
2.根据权利要求1所述可穿戴柔性辅助操作臂，其特征在于：底座(1)上开有一个中心盲孔(1-1)和三个外侧盲孔(1-2)，内弹簧(3)的一端布置在中心盲孔(1-1)内，柔性可充气导管(4)封闭端插接在外侧盲孔(1-2)内。
3.根据权利要求2所述可穿戴柔性辅助操作臂，其特征在于：所述可穿戴柔性辅助操作臂还包括外弹簧(2)，外弹簧(2)套装在三个空心柔性可充气导管(4)上并顶靠在底座(1)上。
4.根据权利要求1、2或3所述可穿戴柔性辅助操作臂，其特性在于：所述底座(1)为圆柱。
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