CN109026893B - 一种全柔性扭转执行器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种全柔性扭转执行器。包括上底面、侧边曲面和下底面，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之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，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。本发明制作简单，用真空驱动，可靠性更高，工作时不会因负压太大而破裂，比正压驱动的扭转执行器的寿命更长，应用前景广阔。
Description
技术领域
本发明属于柔性装置领域，具体涉及一种全柔性扭转执行器。
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，针对以上情况，有必要研究一种新型的全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，本发明提供了一种全柔性扭转执行器，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、侧边曲面和下底面，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，且使得扭转执行器形成近似上小下大的台体，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，气源对气室充气变成大气压后，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，扭转执行器恢复为原来的常态形状。
所述的扭转执行器包含顺时针扭转执行器或逆时针扭转执行器。
所述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，棱边厚度大于曲面厚度，用于防止棱边向内凹陷，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小孔，用于与其他扭转执行器或运动模块组合连接，实现更复杂的运动。比如作为柔性关节，改变柔性机械臂的弯曲方向、改变柔性抓手的姿态，作为爬行机器人的运动模块，等等。
本发明的有益效果是：
本发明可以实现直线运动和扭转运动的组合，运动更加灵活。本发明是一种全柔性的扭转执行器，仅有一个气室，气室仅用一种材料，制作简单。执行器用真空驱动，可靠性更高，工作时不会因负压太大而破裂，比正压驱动的扭转执行器的寿命更长。
本发明在扭转角度、灵活性方面比传统的扭转执行器有了较大改进，应用前景广阔。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图；
图2是侧边曲面的结构示意图；
图3是上底面和下底面的结构示意图；
图4是逆时针扭转执行器的变形示意图；
图5是顺时针扭转执行器的变形示意图。
图中：1上底面，2侧边曲面，3下底面，4硅胶管，5棱边，6曲面。
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周围之间，使得整个扭转执行器形成密封气室，且使得扭转执行器形成近似上小下大的台体，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。
如图2所示，侧边曲面2主要由四个曲面6包围组成，曲面6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5相连，棱边5厚度大于曲面6厚度，用于防止棱边5向内凹陷，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。
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1的边和下底面3的边错开角度。
如图3所示，所述上底面1和下底面3的四个角分别开有一个小孔，用于与其他扭转执行器或运动模块组合连接。
本发明的具体实施例如下：
如图4和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，气源对气室充气变成大气压后，侧边曲面2正向扭转时储存的弹性势能释放，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，扭转执行器恢复为原来的常态形状。
Claims (4)
1.一种全柔性扭转执行器，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，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；
所述侧边曲面(2)主要由四个曲面(6)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(5)相连，棱边(5)厚度大于曲面(6)厚度，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；
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。
2.根据权利要求1所述的一种全柔性扭转执行器，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1所述的一种全柔性扭转执行器，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。
4.根据权利要求1所述的一种全柔性扭转执行器，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小孔，用于与其他扭转执行器或运动模块组合连接。
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