CN108799240A - 一种半柔性扭转执行器 - Google Patents

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    • F15B15/10—Characterised by the construction of the motor unit the motor being of diaphragm type
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Abstract

本发明公开了一种半柔性扭转执行器。本发明包括上底面、侧边曲面和下底面，侧边曲面密封包围连接在上底面和下底面之间，侧边曲面主要由四个曲面包围组成，曲面的上下边分别连接上底面和下底面的凹槽，相邻曲面之间通过棱边相连，棱边内部有一上下导通的通孔，通孔内插装支撑杆；硅胶管插装连接于上底面设有的孔，硅胶管与气源连接后，对气室抽真空，扭转执行器边旋转边降低高度，气源对气室充气后，扭转执行器边旋转边增加高度。本发明将刚体和柔性材料结合，采用真空驱动，单气室结构，实现了直线运动和扭转运动的组合运动，在执行器输出力、承载能力方面比全柔性扭转执行器有了较大的性能提升，应用前景广阔。

Description

一种半柔性扭转执行器
技术领域
本发明属于柔性装置领域，具体涉及一种半柔性扭转执行器。
背景技术
传统的刚体机器人在人机交互作业中，可能会因为误操作对人造成伤害，且难以抓取一些易碎的物体，而软体机器人由于自身固有的柔顺性，能适应人或者其他被操作物体的形状，很好地解决了刚体机器人的弊端。软体机器人完成扭转运动需要一种柔性执行器为其提供扭转运动，但全柔性扭转执行器输出力小，在负载较大时容易被拉长，影响执行器的旋转角度。针对以上情况，有必要研究一种新型的半柔性扭转执行器来解决这些问题。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题，本发明提供了一种刚柔结合半柔性扭转执行器，用于软体机器人的基本运动模块。
本发明所采用的技术方案如下
本发明包括上底面、侧边曲面、下底面、硅胶管、支撑杆，上底面尺寸小于下底面尺寸，侧边曲面密封包围连接在上底面和下底面周围之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，侧边曲面主要由四个曲面包围组成，曲面的上下边分别连接上底面和下底面的四条侧边的凹槽内，相邻曲面之间通过棱边相连，棱边内部有一上下导通的通孔，通孔内插装支撑杆，支撑杆和棱边长度相同，防止棱边向内凹陷；上底面中间设有一个孔，硅胶管插装连接于孔，硅胶管连接到外部气源，硅胶管与气源连接后，对气室抽真空，扭转执行器的侧边曲面正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得扭转执行器边旋转边降低高度，气源对气室充气后，侧边曲面正向扭转时储存的弹性势能释放，侧边曲面反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得扭转执行器边旋转边增加高度。
所述扭转执行器包含顺时针扭转执行器或逆时针扭转执行器。
气源对气室抽真空时，逆时针扭转执行器的所有棱边沿绕扭转执行器中心轴线的逆时针方向倾斜，顺时针扭转执行器的所有棱边沿绕扭转执行器中心轴线的顺时针方向倾斜。
所述上底面、下底面和侧边曲面采用同种硅胶材料浇铸而成。
所述上底面平行于下底面，扭转执行器不旋转时，上底面的侧边与下底面的侧边不在同一平面内，即上底面的边和下底面的边错开角度。
所述上底面和下底面的四个角分别开有一个孔，用于与相邻布置的所述扭转执行器或运动模块组合连接。
本发明的有益效果是：
本发明将刚体和柔性材料结合，采用真空驱动，为单气室结构，充分发挥了刚体和软体的优势，在执行器输出力、承载能力方面比全柔性扭转执行器有了较大的性能提升，应用前景广阔。
附图说明
图1是逆时针半柔性扭转执行器的结构示意图；
图2是逆时针半柔性扭转执行器去除上底面和硅胶管后的三维结构示意图；
图3是侧边曲面结构示意图；
图4是上底面和下底面的结构示意图；
图5是顺时针半柔性扭转执行器的结构示意图。
图中：上底面1，侧边曲面2，下底面3，硅胶管4，支撑杆5，棱边6，曲面7。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明包括上底面1、侧边曲面2、下底面3、硅胶管4、支撑杆5，上底面1尺寸小于下底面3尺寸，侧边曲面2密封包围连接在上底面1和下底面3周围之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，上底面1、下底面3和侧边曲面2采用同种硅胶材料浇铸而成；
上底面1中间设有一个孔，硅胶管4插装连接于孔，硅胶管4连接到外部气源，气源对气室抽真空时，逆时针扭转执行器的所有棱边5沿绕扭转执行器中心轴线的逆时针方向倾斜，顺时针扭转执行器的所有棱边5沿绕扭转执行器中心轴线的顺时针方向倾斜。
如图2和3所示，侧边曲面2主要由四个曲面7包围组成，曲面的上下边分别连接上底面1和下底面3的四条侧边的凹槽内，相邻曲面之间通过棱边6相连，棱边内部有一上下导通的通孔，通孔内插装支撑杆5，防止棱边向内凹陷。
如图1和4所示，上底面1平行于下底面3，扭转执行器不旋转时，上底面1的侧边与下底面3的侧边不在同一平面内，即上底面的边和下底面的边错开角度；上底面1和下底面3的四个角分别开有一个孔，用于与相邻布置的所述扭转执行器或运动模块组合连接。
本发明的具体实施如下：
如图5所示，硅胶管4与气源连接后，对气室抽真空，扭转执行器的侧边曲面2朝顺时针方向扭转同时带动上底面1和下底面3之间的距离变近，即使得扭转执行器边旋转边降低高度，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面2朝逆时针方向扭转同时带动上底面1和下底面3之间的距离变远，即使得扭转执行器边旋转边增加高度，扭转执行器恢复为原来的常态形状。

Claims (6)

1.一种半柔性扭转执行器，其特征在于，包括上底面(1)、侧边曲面(2)和下底面(3)，上底面(1)尺寸小于下底面(3)尺寸，侧边曲面(2)密封包围连接在上底面(1)和下底面(3)之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，侧边曲面(2)主要由四个曲面(7)包围组成，曲面的上下边分别连接上底面(1)和下底面(3)的四条侧边的凹槽内，相邻曲面之间通过棱边(6)相连，棱边内部有一上下导通的通孔，通孔内插装支撑杆(5)；上底面(1)中间设有一个孔，硅胶管(4)插装连接于孔，硅胶管(4)连接到外部气源，硅胶管(4)与气源连接后，对气室抽真空，扭转执行器的侧边曲面(2)正向扭转同时带动上底面(1)和下底面(3)之间的距离变近，即使得扭转执行器边旋转边降低高度，气源对气室充气后，侧边曲面(2)反向扭转同时带动上底面(1)和下底面(3)之间的距离变远，即使得扭转执行器边旋转边增加高度。
2.根据权利要求1所述的一种半柔性扭转执行器，其特征在于，所述扭转执行器包含顺时针扭转执行器或逆时针扭转执行器。
3.根据权利要求2所述的一种半柔性扭转执行器，其特征在于，气源对气室抽真空时，逆时针扭转执行器的所有棱边(5)沿绕扭转执行器中心轴线的逆时针方向倾斜，顺时针扭转执行器的所有棱边(5)沿绕扭转执行器中心轴线的顺时针方向倾斜。
4.根据权利要求1所述的一种半柔性扭转执行器，其特征在于，所述上底面(1)、下底面(3)和侧边曲面(2)采用同种硅胶材料浇铸而成。
5.根据权利要求1所述的一种半柔性扭转执行器，其特征在于，所述上底面(1)平行于下底面(3)，扭转执行器不旋转时，上底面(1)的侧边与下底面(3)的侧边不在同一平面内。
6.根据权利要求1所述的一种半柔性扭转执行器，其特征在于，所述上底面(1)和下底面(3)的四个角分别开有一个孔，用于与相邻布置的所述扭转执行器或运动模块组合连接。
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