CN110394794A - 一种软体驱动装置 - Google Patents

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李一青
曹岩
王强峰
贾峰
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Xian Technological University
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
    • B25J9/142—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid comprising inflatable bodies

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Abstract

一种软体驱动装置，本发明可有效抑制多腔结构在腔内压力增大时所产生的非伸长方向的形变，同时不影响驱动器在伸长方向的形变，使得驱动器在变形过程中极大得减少了其不规则变化，有助于采用压力控制其弯曲角度的精确性。本发明集成度高，工艺简单，制造成本低。

Description

一种软体驱动装置
技术领域：
本发明属于软体材料的应用技术领域，具体涉及一种软体机器人应用领域，特别是一种软体驱动装置。
背景技术：
将软体机器人或是软体机器人因对复杂环境的超强适应能力而承担了日趋精密的大量工作，目前的软体机器人或是软体驱动器大多由硅胶等软材料制作，包括多腔结构和硬质板复合结构，这种多腔结构内部的气囊与软体驱动装置中的气道相通，通过控制模块对腔内压力的控制，产生不同程度的弯曲从而实现驱动的效果。但现有技术存在的问题是：材料本身刚度小，容易受到外力影响而发生变形，在很多条件下其刚度无法达到实际应用中的稳定性和可控性的要求。
发明内容：
本发明的目的在于克服现有技术存在的容易受到外力影响而发生变形，其刚度无法达到实际应用中的稳定性和可控性要求的缺点。
为了达到本发明的目的，本发明提供的技术方案是：一种软体驱动装置，包括软体结构和软体驱动器，其特征在于：所述软体结构包括由上至下层状排布的局部变刚度结构、多腔结构和硬质板，三层之间通过硅胶粘合为一体；所述的局部变刚度结构由上部的基底层和下部的填充层粘合组成，两者均为硅胶材料注塑而成，所述基底层的下部均匀填充有平行设置的铜丝簇，铜丝簇的长度方向垂直于变形方向。
所述硬纸板的材料为ABS材料。
本发明具有以下优点：
1、本发明装置中增加了局部变刚度结构，该结构的增加能够有效减少变形过程中“气球效应”所产生的不规则变化，同时提高自身刚度，极大常规软体结构的驱动能力，具有良好的驱动性能以及动态特性。
2、本发明装置在多腔结构上结合了多层复合变刚度结构，可以有效的抑制多腔结构在腔内压力增大时所产生的非伸长方向的形变。该结构不影响驱动器在伸长方向的形变，同时减少了运动学模型中的非线性变化，有助于采用压力控制其弯曲角度的精确性。
3、本发明采用多层复合结构，可以紧凑集合在驱动器中，多层结构中的主要材料和驱动器材料相同，极大地减少对原有驱动结构的影响。
4、本发明装置适用于软体机器人或是刚体机器人的执行机构，通过控制模块对腔内压力的控制，实现驱动装置产生不同程度的弯曲从而实现驱动的效果。根据压力大小，可以实现弯曲角度的控制。
5、本发明装置集成度高，工艺简单，制造成本低。
附图说明：
图1是本发明的驱动装置应用原理图。
图2是本发明变刚度结构的软体驱动器结构图。
图3是本发明软体驱动器变刚度结构部分俯视图。
图4是图3的A-A剖视图。
附图标记说明如下：
1-多腔结构，2-硬质板，3-软体结构，4-压力传感装置，5-气泵，6-电磁阀，7-控制模块，8-填充层，9-基底层, 10-铜线簇。
具体实施方式：
为了更加清楚明白阐述本发明的目的、技术方案及优点，以下结合附图及实施过程，对本发明进行进一步详细的说明。应该理解，此处所描述的具体实施过程仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1，一种软体驱动装置，包括软体结构和软体驱动器。
其中的软体驱动器由压力传感装置4，气泵5，电磁阀6和控制模块7构成，气泵5向软体结构3提供气源，压力传感装置4采集软体结构3中的压力，并将压力数据传送到控制模块，控制模块根据压力的大小，控制电磁阀的开关，从而控制进入多腔结构的气体量，最终实现软体结构弯曲角度的控制。
参见图2，所说的软体结构3包括由上至下层状排布的局部变刚度结构、多腔结构1和硬质板2，三层之间通过硅胶粘合为一体；所述的局部变刚度结构由上部的基底层9和下部的填充层8粘合组成，两者均为硅胶材料注塑而成，所述基底层9的下部均匀填充有平行设置的铜丝簇10，铜丝簇10的长度方向垂直于变形方向。
上述硬纸板的材料为ABS材料。
所说的多腔结构1通过模具注塑成型构建，一般采用硅胶材料。多腔结构1中设有槽或是通道贯穿所有腔体，从而保证各个腔体气路的连通性，它是与软体驱动器的气泵5相连通的部件。
所说的局部变刚度结构采用分层注塑的方法实现，首先注塑基底层9，一般采用硅胶材料。在基底层9上用小于其宽度的多根铜线构成的铜线簇10，以等间距的形式分别放置，铜线垂直于变形方向并保持平行排布，将铜丝簇10贴合并固定于基底层9后，用硅胶材料覆盖，形成填充层8，参见图3与图4。

Claims (2)

1.一种软体驱动装置，包括软体结构（3）和软体驱动器，其特征在于：所述软体结构（3）包括由上至下层状排布的局部变刚度结构、多腔结构（1）和硬质板（2），三层之间通过硅胶粘合为一体；所述的局部变刚度结构由上部的基底层（9）和下部的填充层（8）粘合组成，两者均为硅胶材料注塑而成，所述基底层（9）的下部均匀填充有平行设置的铜丝簇（10），铜丝簇（10）的长度方向垂直于变形方向。
2.如权利要求1所述的一种软体驱动装置，其特征在于：所述硬纸板的材料为ABS材料。
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