CN109079754A - 一种圆柱体全柔性扭转执行器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种圆柱体全柔性扭转执行器。本发明包括上底面、执行器主体和下底面，执行器主体内部中空形成的环形空腔通过分隔形成沿周向均布的四个相互独立的螺旋形气室，四个螺旋形气室均沿同一螺旋方向布置，螺旋形气室上下贯穿布置于执行器主体而在执行器主体的上下端面形成扇形口；硅胶管经上底面穿出连接到外部气源，气源对螺旋形气室抽真空后，执行器主体边旋转边降低高度，气源对气室充气后，执行器主体边旋转边增加高度。本发明用真空驱动，可靠性更高，工作时不会出现执行器破裂的情况，且在扭转角度、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。

Description

一种圆柱体全柔性扭转执行器
技术领域
本发明属于柔性装置领域，具体涉及一种圆柱体全柔性扭转执行器。
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圆柱体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，本发明提供了一种圆柱体全柔性扭转执行器，作为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、执行器主体和下底面，上底面和下底面分别密封连接到执行器主体的上下端面，上底面和下底面均为圆环状且靠近内圆边界处环状布置有四块扇形凸块；
所述执行器主体为一圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形空腔，执行器主体的环形空腔通过分隔形成沿周向均布的四个相互独立的螺旋形气室，四个螺旋形气室均沿同一螺旋方向布置，螺旋形气室上下贯穿布置于执行器主体而在执行器主体的上下端面形成扇形口，同一螺旋形气室的上下扇形口周向错位布置，上下底面的扇形凸台分别插装到执行器主体的四个螺旋形气室5上下开有的扇形口，使得执行器主体内部形成四个螺旋形气室。
所述上底面的所有扇形凸块上均开有一孔，硅胶管下端插装连接于孔，硅胶管上端经上底面穿出连接到外部气源，气源对螺旋形气室抽真空后，执行器主体正向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变近，即使得执行器主体边旋转边降低高度，气源对气室充气后，执行器主体正向扭转时储存的弹性势能释放，执行器主体反向扭转同时带动上底面和下底面之间的距离变远，即使得执行器主体边旋转边增加高度。
所述圆柱体全柔性扭转执行器包括顺时针圆柱体扭转执行器和逆时针圆柱体扭转执行器，顺时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室的螺旋方向为顺时针，逆时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室的螺旋方向为逆时针。
所述顺时针圆柱体扭转执行器的执行器主体朝顺时针方向扭转，逆时针圆柱体扭转执行器的执行器主体朝逆时针方向扭转。
所述圆柱体全柔性扭转执行器均由柔性材料组成，执行器主体的柔性优于上下底面的柔性。
所述的上下底面边缘处均匀开有四个小孔，用于与多个相邻布置的所述圆柱体全柔性扭转执行器或柔性运动模块组合连接，从而实现更复杂的运动。
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，运动灵活，制作简单，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。
本发明用真空驱动，安全可靠，工作时不会出现执行器破裂的情况，比正压驱动的扭转执行器的寿命更长，且在漏气的情况依然可以正常工作。
附图说明
图1是本发明的三维结构示意图；
图2是执行器主体的结构示意图；
图3是上底面和下底面的结构示意图；
图4是逆时针圆柱体扭转执行器的变形示意图(去除硅胶管)；
图5是顺时针圆柱体扭转执行器的变形示意图(去除硅胶管)；
图6是本发明的三维结构剖视图。
图中：上底面1，执行器主体2，下底面3，硅胶管4，螺旋形气室5。
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、执行器主体2和下底面3，上底面1和下底面3分别密封连接到执行器主体2的上下端面。
如图2和图6所示，所述执行器主体2为一圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形空腔，执行器主体2的环形空腔通过分隔形成沿周向均布的四个相互独立的螺旋形气室5，四个螺旋形气室5均沿同一螺旋方向布置，螺旋形气室5上下贯穿布置于执行器主体2而在执行器主体2的上下端面形成扇形口，同一螺旋形气室5的上下扇形口周向错位布置。
如图3所示，上下底面1、3均为圆环状且靠近内圆边界处环状布置有四块扇形凸块，上下底面1、3的扇形凸台分别插装到执行器主体2的四个螺旋形气室5上下开有的扇形口，使得执行器主体2内部形成四个螺旋形气室，上下底面1、3边缘处均匀开有四个小孔，用于与相邻布置的所述圆柱体全柔性扭转执行器或运动模块组合连接。
如图1和3所示，上底面1的所有扇形凸块上均开有一孔，硅胶管4下端插装连接于孔，硅胶管4上端经上底面1穿出连接到外部气源。
如图4和5所示，圆柱体全柔性扭转执行器包括顺时针圆柱体扭转执行器和逆时针圆柱体扭转执行器，顺时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室5的螺旋方向为顺时针，逆时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室5的螺旋方向为逆时针。
本发明的具体实施例如下：
如图4和5所示，所有硅胶管4与气源连接后，气源对螺旋形气室5抽真空，顺时针圆柱体扭转执行器的执行器主体2朝顺时针方向扭转，逆时针圆柱体扭转执行器的执行器主体2朝逆时针方向扭转，同时带动上底面1和下底面3之间的距离变近，即使得圆柱体扭转执行器边旋转边降低高度；气源对螺旋形气室5充气变成大气压后，顺时针圆柱体扭转执行器的执行器主体2朝逆时针方向扭转，逆时针圆柱体扭转执行器的执行器主体2朝顺时针方向扭转，同时带动上底面1和下底面3之间的距离变远，即使得圆柱体扭转执行器边旋转边增加高度，圆柱体扭转执行器恢复为原来的常态形状。

Claims (6)

1.一种圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，包括上底面(1)、执行器主体(2)和下底面(3)，上底面(1)和下底面(3)分别密封连接到执行器主体(2)的上下端面，上底面(1)和下底面(3)均为圆环状且靠近内圆边界处环状布置有四块扇形凸块；
执行器主体(2)为一圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形空腔，执行器主体(2)的环形空腔通过分隔形成沿周向均布的四个相互独立的螺旋形气室(5)，四个螺旋形气室(5)均沿同一螺旋方向布置，螺旋形气室(5)上下贯穿布置于执行器主体(2)而在执行器主体(2)的上下端面形成扇形口，同一螺旋形气室(5)的上下扇形口周向错位布置，上下底面(1、3)的扇形凸台分别插装到执行器主体(2)的四个螺旋形气室(5)上下开有的扇形口，使得执行器主体(2)内部形成四个螺旋形气室。
2.根据权利要求1所述的圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，上底面(1)的所有扇形凸块上均开有一孔，硅胶管(4)下端插装连接于孔，硅胶管(4)上端经上底面(1)穿出连接到外部气源，气源对螺旋形气室(5)抽真空后，执行器主体(2)正向扭转同时带动上底面(7)和下底面(9)之间的距离变近，即使得执行器主体(2)边旋转边降低高度，气源对螺旋形气室(5)充气后，执行器主体(2)反向扭转同时带动上底面(7)和下底面(9)之间的距离变远，即使得执行器主体(2)边旋转边增加高度。
3.根据权利要求1所述的圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，所述的圆柱体全柔性扭转执行器包括顺时针圆柱体扭转执行器和逆时针圆柱体扭转执行器，顺时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室(5)的螺旋方向为顺时针，逆时针圆柱体扭转执行器的螺旋形气室(5)的螺旋方向为逆时针。
4.根据权利要求3所述的圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，所述硅胶管(11)连接气源，气源对螺旋形气室(5)抽真空后，顺时针圆柱体扭转执行器的执行器主体(2)朝顺时针方向扭转，逆时针圆柱体扭转执行器的执行器主体(2)朝逆时针方向扭转。
5.根据权利要求1所述的圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，所述圆柱体全柔性扭转执行器均由柔性材料组成，执行器主体(2)的柔性优于上下底面(1、3)的柔性。
6.根据权利要求1所述的圆柱体全柔性扭转执行器，其特征在于，上下底面(1、3)边缘处均匀开有四个小孔，用于与相邻布置的所述圆柱体全柔性扭转执行器或运动模块组合连接。
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