CN111113402A - 气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人 - Google Patents

Abstract

本发明的气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人，其中所述气驱动模块单元包括第一连接器，第二连接器，以及多个伸缩体；每个所述伸缩体的两端分别固接于所述第一连接器及所述第二连接器；其中每个所述伸缩体内部形成有气体腔，所述气驱动模块单元开设有多个对应所述伸缩体的气体腔的接气通道,所述接气通道与对应的所述气体腔连通，所述伸缩体能够响应各自气体腔内的气压变化而伸缩。本发明实现模块化结构设置，能够采用不同的组装形式，且每个伸缩体相互独立设置，能够实现多个自由度的运动。

Description

气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人

技术领域

本发明属于机械传动相关技术领域，特别是涉及一种气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人。

背景技术

软体机器人由软材料(电活性聚合物、形状记忆聚合物、凝胶等)为主制成，可在大范围内任意改变自身形状、尺寸，包括软体医疗康复机器人、软体抓手、柔性机械臂、软体海洋机器人、软体爬行机器人、多自由度调节机构等，由于其低成本、可大规模制备、具有极强的柔顺性和安全性，并能够在复杂环境下灵活运动且具有环境协调、变色伪装、光警示及隔震等功能，相比于传统机器人，有着更强的和环境、人交互的能力，在航空航天、家用服务、海洋探测、医疗器械、健康护理等领域有重要应用。

模块化是机器人发展的趋势，利用具有一定运动和功能能力的基本模块快速装配出适用于完成特定任务的机器人，以适应不同的工作环境和工作任务的要求，例如采用蛇形或毛虫构型以穿越狭小的孔洞，也可以变成四足机器人越过崎岖的地面，在平面环境下还可以组成环形构型实现高速滚动运动。目前，现有的机器人结构确定，且功能单一，满足不了软体机器人对于不同动作的使用需求。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术中存在的技术问题，提供一种气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人。

具体地，一种气驱动模块单元，包括第一连接器，第二连接器，以及多个伸缩体；每个所述伸缩体的两端分别固接于所述第一连接器及所述第二连接器；其中每个所述伸缩体内部形成有气体腔，所述气驱动模块单元开设有多个对应所述伸缩体的气体腔的接气通道,所述接气通道与对应的所述气体腔连通，所述伸缩体能够响应各自气体腔内的气压变化而伸缩。

作为本发明的优选方案，所述第一连接器具有多个第一连接座，所述接气通道设置在对应的所述第一连接座上；所述第二连接器具有多个对应所述第一连接座的第二连接座，每个所述伸缩体的两个端部固接于对应的所述第一连接座及所述第二连接座。

作为本发明的优选方案，所述接气通道包括开设于所述第一连接座侧壁上的气动接口，用于与所述气体腔连通的气动接管，及用于连通所述气动接口与所述气动接管的气道；所述气动接管具有限位挡台，所述伸缩体插入至所述第一连接座的部分包裹于所述限位挡台。

作为本发明的优选方案，所述伸缩体在插入至所述第一连接座的端部上开设有第一卡槽，所述第一连接座设有对应于所述第一卡槽的第一凸起，所述伸缩体与所述第一连接座通过所述第一凸起与第一卡槽之间的配合进行限位固定；及/或，所述伸缩体在伸入至所述第二连接座的端部上开设有第二卡槽，所述第二连接座设有对应于所述第二卡槽的第二凸起，所述伸缩体与所述第二连接座通过所述第二凸起与第二卡槽之间的配合进行限位固定。

作为本发明的优选方案，所述伸缩体内设有压力传感器，用以检测所述气体腔的气压。

作为本发明的优选方案，所述第一连接器在多个所述第一连接座之间的位置处设有第一磁性件，所述第二连接器在多个所述第二连接座之间的位置处设有第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件能够相互吸合。

作为本发明的优选方案，所述伸缩体为橡胶件或者硅胶件。

作为本发明的优选方案，所述第一连接座及所述第二连接座的数量为三个。

本发明还请求保护一种气驱动模块组件，包括多个气驱动模块单元，连接模组及万向调节模组；所述气驱动模块单元为上述任一所述的气驱动模块单元，所述气驱动模块单元能够通过所述万向调节模组可转动地连接于所述连接模组上。

作为本发明的优选方案，所述连接模组包括螺纹连接块和连接模块；所述螺纹连接块在其中一个端面上设有螺纹连接结构，在其余的每个端面上分别设有第三磁性件；所述连接模块在相对侧的两个端面上分别设有能够吸合所述第三磁性件的第四磁性件，且所述连接模块与所述螺纹连接块之间能够通过所述第三磁性件与所述第四磁性件之间的配合进行装配连接。

作为本发明的优选方案，所述螺纹连接块在每个所述第三磁性件的位置处设有限位部，所述连接模块在每个所述第四磁性件的位置处设有限位配合部，所述连接模块与所述螺纹连接块之间能够通过所述限位部与所述限位配合部之间的配合进行周向限位。

作为本发明的优选方案，所述螺纹连接块具有六个端面，其中所述螺纹连接结构设为固接于所述螺纹连接块其中一个端面上的螺纹连接杆。

作为本发明的优选方案，所述万向调节模组包括螺纹连接件，及可转动地连接于所述螺纹连接件上的万向接头；所述螺纹连接件具有与所述螺纹连接块上螺纹连接结构相配合的螺纹配合部，且所述螺纹连接件能够通过所述螺纹连接结构与所述螺纹配合部之间的配合固接于所述螺纹连接块；所述万向接头上设有第五磁性件，所述第五磁性件能够与所述第一磁性件吸合，且所述第一连接器能够通过所述第一磁性件与所述第五磁性件之间的配合固接于所述万向接头。

作为本发明的优选方案，所述万向接头包括部分设于所述螺纹连接件内的连接球体，及部分伸出所述螺纹连接件的连接凸部；所述第五磁性件固定在所述连接凸部远离所述螺纹连接件的一侧端部上。

本发明还请求保护一种软体机器人，包括气驱动模块组件，所述气驱动模块组件为上述任一所述的气驱动模块组件。

由于上述技术方案的运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明所提供的气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人,通过合理的结构设置，实现该气驱动模块单元模块化结构设置，使得该气驱动模块组件能够通过不同的组装形式，实现不同的功能，以此满足对于软体机器人的使用需求；同时每个伸缩体相互独立设置，且伸缩体由对应的气体腔内气压变化而进行伸缩，使得该气驱动模块单元能够实现多个自由度的运动，进而满足不同动作的使用需求。

附图说明

图1为本发明一实施方式所提供的气驱动模块单元的结构示意图。

图2为图1的B-B剖视图。

图3为图1的A-A剖视图。

图4为多个图1的气驱动模块单元的装配结构示意图。

图5为本发明一实施方式所提供的气驱动模块组件的结构示意图。

图6为本发明一实施方式所提供的气驱动模块组件另一实施例的结构示意图。

图7为图5的气驱动模块组件中螺纹连接块的结构示意图。

图8为图5的气驱动模块组件中连接模块的结构示意图。

图9为图5的气驱动模块组件中万向调节模组的结构示意图。

其中，10、第一连接器；11、第一连接座；111、第一凸起；121、气动接口；122、气动接管；1221、限位挡台；123、气道；20、第二连接器；21、第二连接座；211、第二凸起；30、伸缩体；301、气体腔；31、第一卡槽；32、第二卡槽；33、压力传感器；40、连接模组；41、螺纹连接块；411、螺纹连接结构；42、连接模块；421、限位配合部；50、万向调节模组；51、螺纹连接件；511、螺纹配合部；52、万向接头；521、连接球体；522、连接凸部；101、第一磁性件；102、第二磁性件；103、第三磁性件；104、第四磁性件；105、第五磁性件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请参阅图1-图4，本发明一实施方式所提供的气驱动模块单元，包括第一连接器10，第二连接器20，及设于所述第一连接器10与所述第二连接器20之间的多个伸缩体30。

其中，所述第一连接器10具有多个第一连接座11，所述第二连接器20具有多个对应于所述第一连接座11的第二连接座21，每个所述伸缩体30的两个端部固接于对应的所述第一连接座11及所述第二连接座21，具体将所述伸缩体30的两个端部分别对应地插入至所述第一连接座11及所述第二连接座21内并限位固定。也就是说，本实施方式的伸缩体30装配于所述第一连接器10的第一连接座11及所述第二连接器20上相对应的所述第二连接座21。

具体地，所述伸缩体30在插入至所述第一连接座11的端部上开设有第一卡槽31，所述第一连接座11设有对应于所述第一卡槽31的第一凸起111，所述伸缩体30与所述第一连接座11通过所述第一凸起111与第一卡槽31之间的配合进行限位固定；及/或，所述伸缩体30在插入至所述第二连接座21的端部上开设有第二卡槽32，所述第二连接座21设有对应于所述第二卡槽32的第二凸起211，所述伸缩体30与所述第二连接座21通过所述第二凸起211与第二卡槽32之间的配合进行限位固定。当然了需要说明的是，所述伸缩体30与所述第一连接座11及/或所述第二连接座21之间的连接方式不局限于图示所示，本领域技术人员可以根据使用的需求，将所述伸缩体30上设有凸起，而所述第一连接座11及/或所述第二连接座21上设有用以匹配所述凸起的卡槽，又或者采用其它凹凸配合的结构进行限位，在此就不展开阐述。

在本实施方式中，每个所述伸缩体30向内形成有气体腔301，所述第一连接器10上的每个所述第一连接座11上分别开设有连通于所述气体腔301的接气通道，用以往所述伸缩体30内通气或者抽气，且所述伸缩体30能够随所述气体腔301内的气压变化而伸缩。也就是说，本实施方式的气驱动模块单元能够通过对所述伸缩体30的气体腔301内气压的变化控制，来实现对伸缩体30的伸长或者缩回的控制。需要说明的是，所述伸缩体30为橡胶件或者硅胶件，具有一定的弹性，且所述伸缩体30与所述第二连接座21相连接的一端设为封闭端。当然了需要说明的是，用于往所述伸缩体30的气体腔301内通气或者抽气的接气通道不局限图示所示，本领域技术人员也可根据使用的需求，将所述接气通道设置在对应的伸缩体30的侧壁上。

具体地，所述接气通道包括开设于所述第一连接座11侧壁上的气动接口121，用于与所述气体腔301连通的气动接管122，及用于连通所述气动接口121与所述气动接管122的气道123；其中所述气动接管122具有限位挡台1221，所述伸缩体30插入至所述第一连接座11的部分包裹于所述限位挡台1221，以此实现所述伸缩体30与所述气动接管122之间的装配连接，并装配密封。需要说明的是，所述第一连接座11侧壁上的气动接口121用于与外置管路连接并连通。

作为本发明的优选方案，本实施方式的伸缩体30内设有压力传感器33，用以检测所述气体腔301内的气压，以对所述伸缩体30上气体腔301内气压值进行实时反馈，使得该气驱动模块单元工作时，能够根据所述压力传感器33的信号反馈与预设顶气压值之间的比对，来具体实现对所述伸缩体30的伸长及缩回的控制，进而具有提高该气驱动模块单元工作时对所述伸缩体30的伸长及缩回驱动的控制精确性。

在本实施方式中，所述第一连接器10在多个所述第一连接座11之间的位置处设有第一磁性件101，所述第二连接器20在多个所述第二连接座21之间的位置处设有第二磁性件102，所述第一磁性件101与所述第二磁性件102能够相互吸合。使得任意两个所述气驱动模块单元相互连接时，能够其中一个气驱动模块单元上的第一连接器10上的第一磁性件101，与另一个气驱动模块单元上的第二连接器20上的第二磁性件102之间的磁性吸合进行相互装配，以此便于该气驱动模块单元之间的拆装。需要说明的是，所述第一磁性件101与所述第二磁性件102均设为强磁铁。

在本实施方式中，所述第一连接座11及所述第二连接座21的数量为三个，相应地，所述伸缩体30的数量也设为三个。使得本实施方式的气驱动模块单元工作时，每个气驱动模块单元能够根据其内气压的不同，而呈现不同长度的伸长或者缩回，进而使得该气驱动模块单元工作时，能够实现三个自由度的运动。需要说明的是，所述第一连接座11及所述第二连接座21的数量不局限为三个，本领域技术人员可根据使用的需求，将所述第一连接座11及所述第二连接座21的数量设为两个，四个，甚至更多个。

请参阅图5-图9，，本发明还请求保护一种气驱动模块组件，包括多个上述所述的气驱动模块单元，连接模组40及万向调节模组50；所述气驱动模块单元能够通过所述万向调节模组50可转动地连接于所述连接模组40上，以此实现连接于所述连接模组40的气驱动模块单元能够根据使用的需求进行任意调整的作用。

在本实施方式中，所述连接模组40包括螺纹连接块41和连接模块42；所述螺纹连接块41在其中一个端面上设有螺纹连接结构411，在其余的每个端面上分别设有第三磁性件103；所述连接模块42在相对侧的两个端面上分别设有能够吸合所述第三磁性件103的第四磁性件104，且所述连接模块42与所述螺纹连接块41之间能够通过所述第三磁性件103与所述第四磁性件104之间的配合进行装配连接，以此便于所述螺纹连接块41与所述连接模块42之间的装配连接。需要说明的是，所述连接模块42可根据使用的需求设为不同长度的多个单体结构，以此满足该气驱动模块组件对于所述连接模组40不同的使用需求。

进一步地，所述螺纹连接块41在每个所述第三磁性件103的位置处设有限位部(图未示)，所述连接模块42在每个所述第四磁性件104的位置处设有限位配合部421，所述连接模块42与所述螺纹连接块41之间能够通过所述限位部与所述限位配合部421之间的配合进行周向限位，防止装配于所述螺纹连接块41的连接模块42在所述螺纹连接块41上发生转动。

具体地，所述螺纹连接块41具有六个端面，其中所述螺纹连接结构411设为固接于所述螺纹连接块41其中一个端面上的螺纹连接杆。使得所述连接模块42能够根据使用的需求选择装配于所述螺纹连接块41的装配有第三磁性件103的五个端面上，以此增加所述螺纹连接块41与所述连接模块42之间相互配合的选择性。需要说明的是，所述螺纹连接块41上端面的数量不局限于图示所示，本领域技术人员可根据使用的需求，将所述螺纹连接块41的端面数设为五个、四个，八个等。

在本实施方式中，所述万向调节模组50包括螺纹连接件51，及可转动地连接于所述螺纹连接件51上的万向接头52；所述螺纹连接件51具有与所述螺纹连接块41上螺纹连接结构411相配合的螺纹配合部511，且所述螺纹连接件51能够通过所述螺纹连接结构411与所述螺纹配合部511之间的配合固接于所述螺纹连接块41，以此实现所述万向调节模组50与所述连接模组40装配连接。需要说明的是，本实施方式的螺纹连接结构411设为螺纹杆，而所述螺纹配合部511设为与所述螺纹杆配合的螺纹连接孔。

其中，所述万向接头52上设有第五磁性件105，所述第五磁性件105能够与所述第一磁性件101吸合，且所述第一连接器10能够通过所述第一磁性件101与所述第五磁性件105之间的配合固接于所述万向接头52。也就是说，本实施方式的气驱动模块单元与所述万向接头52之间的装配也通过磁性件之间的相互吸合进行装配连接，以便于所述气驱动模块单元与所述万向接头52之间的装配连接。

具体地，所述万向接头52包括部分设于所述螺纹连接件51内的连接球体521，及部分伸出所述螺纹连接件51的连接凸部522；所述第五磁性件105固定在所述连接凸部522远离所述螺纹连接件51的一侧端部上。

可以理解，所述连接球体521在所述螺纹连接件51内进行任意角度的转动，进而实现所述连接球体521在所述螺纹连接件51内任意角度的调节，并用螺接至所述螺纹连接件51内的螺纹连接结构411压紧所述连接球体521，对所述连接球体521在所述螺纹连接件51内安装位置的限位。

由上可知，本发明请求保护的气驱动模块组件，实现整体结构的模块化设置，并用磁性件之间的吸合进行拆装，以便于该气驱动模块组件整体的拆装，且可根据使用的需求进行选择性调整装配。

本发明还请求保护一种软体机器人，所述软体机器人包括上述所述的气驱动模块组件。当然了需要说明的是，本发明请求保护的气驱动模块组件也可根据使用的需求应用于机械臂中使用，在此就不展开阐述。

综上，本发明所提供的气驱动模块单元、气驱动模块组件及软体机器人,通过合理的结构设置，实现该气驱动模块单元模块化结构设置，使得该气驱动模块组件能够通过不同的组装形式，实现不同的功能，以此满足对于软体机器人的使用需求；同时每个伸缩体相互独立设置，且伸缩体由对应的气体腔内气压变化而进行伸缩，使得该气驱动模块单元能够实现多个自由度的运动，进而满足不同动作的使用需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (15)

1.一种气驱动模块单元，其特征在于：包括第一连接器，第二连接器，以及多个伸缩体；每个所述伸缩体的两端分别固接于所述第一连接器及所述第二连接器；其中每个所述伸缩体内部形成有气体腔，所述气驱动模块单元开设有多个对应所述伸缩体的气体腔的接气通道,所述接气通道与对应的所述气体腔连通，所述伸缩体能够响应各自气体腔内的气压变化而伸缩。

2.根据权利要求1所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述第一连接器具有多个第一连接座，所述接气通道设置在对应的所述第一连接座上；所述第二连接器具有多个对应所述第一连接座的第二连接座，每个所述伸缩体的两个端部固接于对应的所述第一连接座及所述第二连接座。

3.根据权利要求2所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述接气通道包括开设于所述第一连接座侧壁上的气动接口，用于与所述气体腔连通的气动接管，及用于连通所述气动接口与所述气动接管的气道；所述气动接管具有限位挡台，所述伸缩体插入至所述第一连接座的部分包裹于所述限位挡台。

4.根据权利要求2所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述伸缩体在插入至所述第一连接座的端部上开设有第一卡槽，所述第一连接座设有对应于所述第一卡槽的第一凸起，所述伸缩体与所述第一连接座通过所述第一凸起与第一卡槽之间的配合进行限位固定；及/或，所述伸缩体在伸入至所述第二连接座的端部上开设有第二卡槽，所述第二连接座设有对应于所述第二卡槽的第二凸起，所述伸缩体与所述第二连接座通过所述第二凸起与第二卡槽之间的配合进行限位固定。

5.根据权利要求1所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述伸缩体内设有压力传感器，用以检测所述气体腔的气压。

6.根据权利要求2所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述第一连接器在多个所述第一连接座之间的位置处设有第一磁性件，所述第二连接器在多个所述第二连接座之间的位置处设有第二磁性件，所述第一磁性件与所述第二磁性件能够相互吸合。

7.根据权利要求1所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述伸缩体为橡胶件或者硅胶件。

8.根据权利要求2所述的气驱动模块单元，其特征在于：所述第一连接座及所述第二连接座的数量为三个。

9.一种气驱动模块组件，其特征在于：包括多个气驱动模块单元，连接模组及万向调节模组；所述气驱动模块单元为权利要求1-8中任一所述的气驱动模块单元，所述气驱动模块单元能够通过所述万向调节模组可转动地连接于所述连接模组上。

10.根据权利要求9所述的气驱动模块组件，其特征在于：所述连接模组包括螺纹连接块和连接模块；所述螺纹连接块在其中一个端面上设有螺纹连接结构，在其余的每个端面上分别设有第三磁性件；所述连接模块在相对侧的两个端面上分别设有能够吸合所述第三磁性件的第四磁性件，且所述连接模块与所述螺纹连接块之间能够通过所述第三磁性件与所述第四磁性件之间的配合进行装配连接。

11.根据权利要求10所述的气驱动模块组件，其特征在于：所述螺纹连接块在每个所述第三磁性件的位置处设有限位部，所述连接模块在每个所述第四磁性件的位置处设有限位配合部，所述连接模块与所述螺纹连接块之间能够通过所述限位部与所述限位配合部之间的配合进行周向限位。

12.根据权利要求10所述的气驱动模块组件，其特征在于：所述螺纹连接块具有六个端面，其中所述螺纹连接结构设为固接于所述螺纹连接块其中一个端面上的螺纹连接杆。

13.根据权利要求10所述的气驱动模块组件，其特征在于：所述万向调节模组包括螺纹连接件，及可转动地连接于所述螺纹连接件上的万向接头；所述螺纹连接件具有与所述螺纹连接块上螺纹连接结构相配合的螺纹配合部，且所述螺纹连接件能够通过所述螺纹连接结构与所述螺纹配合部之间的配合固接于所述螺纹连接块；所述万向接头上设有第五磁性件，所述第五磁性件能够与所述第一磁性件吸合，且所述第一连接器能够通过所述第一磁性件与所述第五磁性件之间的配合固接于所述万向接头。

14.根据权利要求13所述的气驱动模块组件，其特征在于：所述万向接头包括部分设于所述螺纹连接件内的连接球体，及部分伸出所述螺纹连接件的连接凸部；所述第五磁性件固定在所述连接凸部远离所述螺纹连接件的一侧端部上。

15.一种软体机器人，其特征在于：包括气驱动模块组件，所述气驱动模块组件为权利要求9-14中任一所述的气驱动模块组件。

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