CN113580190A - 一种软体驱动关节 - Google Patents

Abstract

一种软体驱动关节，包括多个周向软体驱动器以及沿轴向方向间隔相对布置的承载平台和运动平台，多个周向软体驱动器沿圆周方向倾斜布置于承载平台和运动平台之间，周向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向运动平台施加轴向作用力和周向作用力，从而驱使运动平台与周向软体驱动器连接的部分处于预设位置。将软体驱动器以倾斜方式进行布置，可同时对运动平台施加轴向作用力和周向作用力，通过对软体驱动器的配置数量、排布方式以及形变量等进行选择设置，使关节整体能够执行或输出多个自由度运动及复合运动，如实现伸缩、回转、摆动、平移等系列动作及运动的复合，增强了关节整体的可交互性，可满足不同的功能需求。

Description

一种软体驱动关节

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种软体驱动关节。

背景技术

机械关节是构成机器人系统装置的一种基础且关键的部件，机器人所执行的复杂动作大多是依赖于机械关节来完成的，如机器人的机械臂所能够实现的旋转、伸缩、摆动、俯仰等运动动作均是机械关节应用的具体体现。

目前，常见的机械关节大多由刚性结构组成，其驱动方式通常为电机驱动和液压驱动；虽然刚性构造的机械关节具有很高的负载能力和重复精度，但也存在不容忽视的缺陷；具体地，以采用电机驱动方式的机械关节为例，在实现机器人或机械关节本身的多自由度运动时，要么将多个单自由度的机械关节进行结构组合，要么增加单体机械关节的运动自由度，并且各自由度的运动是分别由不同马达进行个别控制的；当自由度越多时，其结构也就越来也复杂，进而使得机器人系统装置或者机械关节出现质量及体积笨重、噪音大、容错率低、交互性差等系列问题。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种软体驱动关节，以提升关节的结构性能，满足实际应用需求。

一种实施例中提供一种软体驱动关节，包括：

承载平台，用于起承载作用；

运动平台，用于安装驱动对象，所述承载平台与运动平台沿轴向方向间隔相对设置；以及

第一软体驱动组件，包括沿圆周方向倾斜布置的多个周向软体驱动器，所述周向软体驱动器的一端与承载平台固定、另一端与运动平台固定，所述周向软体驱动器用于连通流体源，所述周向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向所述运动平台施加轴向作用力和周向作用力，从而驱使所述运动平台与周向软体驱动器连接的部分处于预设位置。

一个实施例中，所述多个周向软体驱动器中包括至少一个第一软体驱动器和至少一个第二软体驱动器，所述第一软体驱动器沿圆周方向朝一侧倾斜布置，所述第二软体驱动器沿圆周方向朝另一侧倾斜布置。

一个实施例中，所述多个周向软体驱动器中包括至少两个第一软体驱动器和至少两个第二软体驱动器，所述第一软体驱动器与第二软体驱动器沿圆周方向交错排列，以使得任意一个所述第一软体驱动器与相邻的一个第二软体驱动器朝向承载平台的一端呈交叉状态布置、与相邻的另一个第二软体驱动器朝向运动平台的一端呈交叉状态布置。

一个实施例中，所述多个周向软体驱动器沿圆周方向朝一侧倾斜布置。

一个实施例中，所述第一软体驱动组件还包括至少一个轴向软体驱动器，所述轴向软体驱动器沿轴向方向布置，所述轴向软体驱动器的一端与承载平台固定、另一端与运动平台固定，所述轴向软体驱动器用于连通流体源，所述轴向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向所述运动平台施加轴向作用力。

一个实施例中，所述周向软驱驱动器和/或轴向软体驱动器包括：

连接部，所述连接部为两个且相对设置，两个所述连接部其中一个与承载平台固定、另一个与运动平台固定；以及

伸缩部，设置于两个所述连接部之间，所述伸缩部具有流体腔室和连通流体腔室的流体出入口，所述流体出入口用于连通流体源，以使流体介质出入流体腔室，从而使所述伸缩部伸展或收缩。

一个实施例中，还包括信息检测件，所述信息检测件设置于运动平台，用以检测所述运动平台的运动信息和/或状态信息。

一个实施例中，还包括第二软体驱动组件，所述第二软体驱动组件与第一软体驱动组件结构相同；

所述运动平台至少两个，且所述至少两个运动平台中包括一个末端平台和至少一个衔接平台，所述末端平台用于安装驱动对象，所述衔接平台沿轴向方向间隔布置于承载平台与末端平台之间，以在相邻的所述承载平台、衔接平台和末端平台间形成沿轴向方向逐层排布的安装间隙；

所述第一软体驱动组件设置于承载平台与相邻的衔接平台间的安装间隙内，所述第二软体驱动组件设置于相邻的衔接平台和末端平台间的安装间隙内。

一个实施例中，位于同一层所述安装间隙内的周向软体驱动器并联设置，位于相邻两层所述安装间隙内的周向软体驱动器一一对应且串联设置。

一个实施例中，所述衔接平台包括沿轴向方向层叠设置的第一平台和第二平台，所述第一平台与第二平台可拆卸连接。

依据上述实施例的软体驱动关节，包括多个周向软体驱动器以及沿轴向方向间隔相对布置的承载平台和运动平台，多个周向软体驱动器沿圆周方向倾斜布置于承载平台和运动平台之间，周向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向运动平台施加轴向作用力和周向作用力，从而驱使运动平台与周向软体驱动器连接的部分处于预设位置。将软体驱动器以倾斜方式进行布置，可同时对运动平台施加轴向作用力和周向作用力，通过对软体驱动器的配置数量、排布方式以及形变量等进行选择设置，使关节整体能够执行或输出多个自由度运动及复合运动，如实现伸缩、回转、摆动、平移等系列动作及运动的复合，增强了关节整体的可交互性，可满足不同的功能需求。

附图说明

图1为本申请实施例中单体构造的软体驱动关节的结构装配示意图。

图2为本申请实施例中单体构造的软体驱动关节的结构分解示意图。

图3为图1和图2中软体驱动关节的驱动器在三维坐标系内的标识示意图。

图4为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（一）。

图5为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（二）。

图6为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（三）。

图7为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（四）。

图8为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（五）。

图9为图1和图2中软体驱动关节的运动状态示意图（六）。

图10为本申请实施例中单体构造的软体驱动关节的平面结构示意图。

图11为本申请实施例中双层层级构造的软体驱动关节的立体图。

图12为本申请实施例中双层层级构造的软体驱动关节的平面结构示意图。

图13为本申请实施例中三层层级构造的软体驱动关节的平面结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。

本文中所用术语“轴向方向”是指在承载平台的中心点与运动平台的中心点处于同一直线时，该直线所在的方向。例如，某一状态下，承载平台与运动平台是彼此平行相对且相对静止的，此时两者中心点会处于同一直线，该直线即为软体关节的轴线，而沿轴线的方向或者轴线所在的方向即可定义为软体驱动关节的轴向方向。基于对“轴向方向”的定义，可以理解，本文中所用术语“圆周方向”是指绕软体驱动关节的轴线的方向。

本文中所用术语“轴向作用力”是指沿轴向方向所产生或者对受力对象所施加的作用力；相应地，本文中所用术语“周向作用力”即是指沿圆周方向所产生或者对受力对象所施加的作用力。

请参考图1至图13，本实施例提供一种软体驱动关节，主要用于在相邻两个机构部件之间建立活动连接关系，通过其所输出的动力可驱使其中一个机构部件在环境空间内相对另一个部件发生运动，以改变机构部件在环境空间内的位置或姿态；如，该软体驱动关节可设置在机器人的手臂与手腕之间，作为机器人的腕关节来使用；又如，该软体驱动关节可作为机器人的机械臂的基本组成单元，通过将多个软体驱动关节进行组合可构成近似于机械臂的结构构造。

为更清楚详细地说明本实施例的软体驱动关节的结构功能，下文以其应用于机器人为例进行说明，但需要指出的是，机器人仅是该软体驱动关节的一种应用对象，该软体驱动关节还可应用到其他方面，如：作为驱动装置或传动装置应用在现有的各类机械装备。该软体驱动关节包括承载平台10、运动平台20和第一软体驱动组件；下面分别说明。

请参阅图1和图2，承载平台10与运动平台20均为具有固定结构构造的刚性结构体，如可采用金属材料加工成型，或者采用塑胶材料一体注塑成型；同时，根据实际应用需求，承载平台10和运动平台20可采用相同或不同的结构形态，如，采用圆形、矩形或其他几何形状的板状结构体。承载平台10与运动平台20沿轴向方向间隔相对设置，以使两者彼此面对的同时，在两者之间形成一定距离的结构间隙，以便安装第一软体驱动组件并为第一软体驱动组件的运动提供结构空间；其中，承载平台10主要起到对第一软体驱动组件的承载支撑作用，通常的应用状况下，可将承载平台10固定于某一预定位置，如固定设置在机器人的躯体上，以为第一软体驱动组件的运动或动力输出提供一个相对固定的结构支撑；运动平台20则主要用于安装驱动对象，如机器人的机械手、夹爪、视觉监控设备等末端执行器，在第一软体驱动组件的作用下可驱使运动平台20在环境空间内相对于承载平台10进行运动，从而可改变驱动对象在环境空间内的位置或姿态。

请参阅图1和图2，第一软体驱动组件主要由多个周向软体驱动器30排布组合而成，以在承载平台10与运动平台20之间建立动力连接关系，同时实现对运动平台20的支撑；周向软体驱动器30泛指可通过向主体部分输送或排出流体介质，使主体部分能够在流体压力作用下沿其轴心线方向发生伸缩形变，以及可以同时在外力作用下能够绕其轴心线方向发生扭转形变，以最终可对外输出动力的一类驱动装置，每个周向软体驱动器30的一端均与承载平台10固定连接、另一端则与运动平台20固定连接，而固定连接的方式可以根据实际需求进行选择，可采用如热熔胶等粘接剂以胶粘的形式进行不可拆卸固定连接，也可采用如卡箍等紧固件进行可拆卸的固定连接。

本实施例中，多个周向软体驱动器30沿圆周方向倾斜布置，所述及的“沿圆周方向倾斜”可以理解为周向软体驱动器30的轴心线所在的方向是与关节整体的轴向方向呈空间交叉的，从而使得周向软体驱动器30在流体压力作用下而发生伸展和收缩时，可向运动平台20施加一个作用力，而由于周向软体驱动器30是倾斜布置的，故该作用力可分解为一个沿轴向方向分布的轴向作用力和一个沿圆周方向分布的周向作用力（亦可理解为是切向作用力）；具体实施时，周向软体驱动器30可以根据所需要设定的运动平台20的灵活性（或自由度）对其数量、排布方式以及倾斜方向等进行选择设置，如两个、三个、四个、六个、八个、或者其他更多数量；多个周向软体驱动器30的倾斜方向可以相同，也可以不同；如，多个周向软体驱动器30沿圆周方向以逆时针或顺时针的形式朝同一侧倾斜，以使关节整体具备伸缩运动和回转运动的性能；又如，多个周向软体驱动器30中，个别的驱动器可沿圆周方向以逆时针的形式朝一侧倾斜、其他的驱动器则沿圆周方向以顺时针的形式朝另一侧倾斜，使得关节整体可具备执行更多或更为复杂运动的条件；因此，在具体实施时，通过对周向软体驱动器30的数量、排布方式、倾斜角度、控制方式等进行选择，可赋予运动平台20多种形式或多个运动自由度，从而使运动平台20能够带动驱动对象在环境空间内运动至所设定的预设位置。

一个实施例中，请参阅图1和图2，第一软体驱动组件包括六个周向软体驱动器30，六个周向软体驱动器30沿圆周方向均匀排列，并且相邻两个周向软体驱动器30的倾斜方向相反，从而可使得每相邻的两个周向软体驱动器30沿圆周方向呈现出近似于“V”字形或倒“V”字形的形态；具体地，为便于描述，可将六个周向软体驱动器30进行区分，如将其中三个沿圆周方向朝同一侧（如顺时针）倾斜布置的周向软体驱动器30定义为第一软体驱动器31、剩余三个沿圆周方向朝另一侧（如逆时针）倾斜布置的周向软体驱动器30定义为第二软体驱动器32；第一软体驱动器31与第二软体驱动器32沿圆周方向交错排列，从而即可使得任意一个第一软体驱动器31在圆周方向的两侧均存在一个第二软体驱动器32，而该第一软体驱动器31与相邻的一个第二软体驱动器32朝向承载平台10的一端呈交叉状态布置、与相邻的另一个第二软体驱动器32朝向运动平台10的一端则呈交叉状态布置；从而在相邻的两个周向软体驱动器30之间即可呈现出近似于“V”字形或倒“V”字形的形态。利用周向软体驱动器30间所呈现的“V”字形态，其一，可以在运动平台20与承载平台10之间建立多个三角形支撑构造，使关节整体具有较高的负载能力；其二，可通过对各驱动器的差异化控制或同步控制实现多个自由度的运动及复合运动的输出，满足不同的应用需求。其他实施例中，周向软体驱动器30也可设置为四个、八个或者更多数量，亦可在相邻的两个周向软体驱动器30之间形成“V”字形态。

请参阅图3至图9，为一种软体驱动关节具有六个周向软体驱动器30时，其处于一三维坐标系内的运动状态的模拟分析示意图，其中Z轴代表上下方向（或者关节整体的轴向方向）、X轴代表左右方向、Y轴代表前后方向；同时，在各图中，以圆形区域内所示的圆柱体标记代表周向软体驱动器30，并且将三个第一软体驱动器31按序依次标记为31a、31b和31c，将三个第二软体驱动器32按序依次标记为32a、32b和32c；其中，实心阴影填充的圆柱体表示该驱动器处于伸展状态（或处于充入流体介质的状态）、斜线阴影填充的圆柱体表示该驱动器处于收缩状态（或处于排出流体介质的状态）、图中空白的圆柱体表示该驱动器处于自然状态（或者其内的流体介质的含量未发生改变的状态），图中所示箭头则代表运动平台20所受的周向作用力的方向。

结合图3并请参阅图4至图9，在软体驱动关节具有六个周向软体驱动器30的实施方式下，可通过对各周向软体驱动器30的差异化或同步控制，可实现多个自由度的复合运动效应，具体如下：

请参阅图4，伸缩运动的实现：当第一软体驱动器31a、31b和31c以及第二软体驱动器32a、32b和32c全部处于伸展状态，且伸展的形变量相同时，使得各软体驱动器对运动平台20所施加的周向作用力两两相互抵消，而轴向作用力的方向则全部沿Z轴方向向上，从而可驱使运动平台20沿Z轴向上运动，实现关节整体沿直线进行伸展的动作；反之，当各软体驱动器同时处于收缩状态，且收缩的形变量相同时，则可驱使运动平台20沿Z轴向下运动，实现关节整体沿直线进行收缩的动作。该种控制方式下，可通过运动平台20带动驱动对象在环境空间内沿一直线轨迹作往复运动。

请参阅图5，回转运动的实现：当第一软体驱动器31a、31b和31c全部处于伸展状态且伸展的形变量相同，第二软体驱动器32a、32b和32c全部处于收缩状态且收缩的形变量相同；由于第一软体驱动器31a、31b和31c和第二软体驱动器32a、32b和32c对运动平台20所施加的轴向作用力方向相反，得以两两抵消，使得关节整体不会发生轴向的伸展或收缩；与此同时，第一软体驱动器32a、32b和32c和第二软体驱动器32a、32b和32c对运动平台20所施加的周向作用力的方向则是呈逆时针分布的，从而可驱使运动平台20绕Z轴作逆时针转动；反之，则可驱使运动平台20绕Z轴作顺时针转动，就关节整体而言，则体现在其绕Z轴发生扭转。该种控制方式下，可使运动平台20带动驱动对象在环境空间内进行一定角度的旋转动作，从而改变驱动对象的方位。

请参阅图6，摆动运动的实现：当第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32b均处于自然状态下、第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32a均处于伸展状态且伸展的变形量相同、第一软体驱动器31c和第二软体驱动器32c均处于收缩状态且收缩的变形量相同；由于第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32a对运动平台20施加的轴向作用力沿Z轴向上、施加的周向作用力则相互抵消，第一软体驱动器31c和第二软体驱动器32c对运动平台20施加的轴向作用力沿Z轴向下、施加的周向作用力则沿X轴向左，使得第一软体驱动器31c和第二软体驱动器32c向下拉动运动平台20，第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32a则向上推动运动平台20，从而促使运动平台20向左翻转，就关节整体而言，则体现在其朝左侧发生弯曲；反之，则可使关节整体朝右侧弯曲。该种控制方式下，可通过运动平台20改变驱动对象在环境空间内作左右方向的翻转。

请参阅图7，平移运动的实现：当第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32b均处于收缩状态且收缩的变形量相同，第一软体驱动器31b和31c以及第二软体驱动器32a和32c均处于伸展状态且伸展的形变量相同；此时，第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32b对运动平台20所施加的轴向作用力沿Z轴向下、第一软体驱动器31b和31c以及第二软体驱动器32a和32c对运动平台20所施加的轴向作用力沿Z轴向上、第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32a对运动平台20施加的周向作用力相互抵消、第一软体驱动器31a和31c以及第二软体驱动器32b和32c对运动平台20施加的周向作用力则沿X轴向右，亦可理解为：就运动平台20本身而言，在第一软体驱动器31a和31c以及第二软体驱动器32b和32c的相互配合，使各软体驱动器对其所施加的周向作用力共同被转换为径向作用力，而该径向作用力即是运动平台20产生平移运动的基础；因此，在运动平台20所受到的轴向作用力相互抵消的情况下，即可在径向作用力的驱使下，使运动平台20向右发生平移；反之，运动平台20则可向左发生平移。该种控制方式下，可通过运动平台20带动驱动对象在平面内发生移动，以改变驱动对象在平面内的位置。当然，其他实施例中，亦可通过对各软体驱动器对运动平台20所施加的周向作用力组合，产生不同方向的径向作用力，从而使得运动平台20能够沿不同方向进行平移。

请参阅图8，回转与摆动复合运动的实现：当第一软体驱动器31a和31b以及第二软体驱动器32a均处于收缩状态且收缩的变形量相同，第一软体驱动器31c以及第二软体驱动器32b和32c均处于伸展状态且伸展的变形量相同；此时，第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32c对运动平台20施加的轴向作用力相互抵消、施加的周向作用力则沿X轴向右，第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32a对运动平台20施加轴向作用力沿Z轴向下、施加的周向作用力相互抵消，第一软体驱动器31c和第二软体驱动器32b对运动平台20施加的轴向作用力沿Z轴向上、施加的周向作用力相互抵消，从而实现运动平台10的回转运动与摆动运动的复合。

请参阅图9，平移与回转复合运动的实现：当第一软体驱动器31c和第二软体驱动器32a均处于自然状态，第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32c均处于收缩状态且收缩的变形量相同，第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32b均处于伸展状态且伸展的变形量相同；此时，第一软体驱动器31a和第二软体驱动器32c对运动平台20施加的轴向作用力相互抵消、施加的周向作用力则沿X轴向左，第一软体驱动器31b和第二软体驱动器32b对运动平台20施加的轴向作用力相互抵消、施加的周向作用力则绕Z轴沿逆时针分布（即相当于各驱动器的配合可同时产生绕Z轴呈顺时针分布的径向作用力），从而促使运动平台10同步进行平移运动和回转运动，实现平移运动与回转运动的复合。

基于此，一方面，通过在运动平台20与承载平台10之间设置软体驱动器，实现刚柔耦合的结构构造，利用软体驱动器本身所具有的伸缩驱动性能可起到类似于直线驱动器与万向节结合机构的功能作用，可替代传统机械关节中的电机+铰链、液压缸+铰链等驱动机构，使得整个关节的结构更为简单、柔顺性及灵活性更高、体积重量更为轻巧、设计及装配要求更低。另一方面，将软体驱动器以倾斜方式进行布置，可同时对运动平台20施加轴向作用力和周向作用力，通过对软体驱动器的配置数量、排布方式以及形变量等进行选择设置，能够执行或输出多个自由度运动及复合运动，如实现伸缩、回转、摆动、平移等系列动作及运动的复合，增强了关节整体的可交互性，可满足不同的功能需求。

一个实施例中，请参阅图10，第一软体驱动组件还可包括沿轴向方向设置于运动平台20与承载平台10之间的轴向软体驱动器40，其一端与承载平台10固定、另一端与运动平台20固定；轴向软体驱动器40具体结构以及控制方式等可参考周向软体驱动器30进行选择设置，利用轴向软体驱动器40主要是在其伸展和收缩时仅向运动平台10施加轴向作用力，以辅助周向软体驱动器30对运动平台20的运动形式进行调节变换；具体实施时，轴向软体驱动器40的数量和位置可根据实际需求选择设置：如，将一个软体驱动器40沿轴向方向设置于承载平台10的中心点与运动平台20的中心点之间；又如，在第一软体驱动组件具有六个软体驱动器，且六个软体驱动器以两两对称的形式沿圆周方向分布时，可将相对的两个软体驱动器沿轴向方向进行设置以作为轴向软体驱动40，将剩余四个两两组合并以交叉的方式进行布置，以作为周向软体驱动器30，从而可在每个轴向软体驱动器30的圆周方向的两侧均存在一个“V”字形驱动结构。

一个实施例中，请参阅图12，周向软体驱动器30主要为软体伸缩结构，其可采用由弹性材料或塑胶材料等经吹塑、注塑、3D打印等工艺手段一体制作成型的管状结构，如波纹管式、吉村折纸式或者其他具有一定结构伸缩性能的管状结构构造；具体地，周向软体驱动器30包括伸缩部b以及位于伸缩部b两个相对端的连接部a，利用两个连接部a分别与承载平台10和运动平台20固定；而伸缩部b则具有流体腔室和连通流体腔室的流体出入口，流体出入口可以位于伸缩部b邻近连接部a的端侧，也可位于伸缩部b的周面上；流体出入口主要用于通过流体管路将流体腔室与流体源进行连通，而流体源可采用水泵、气泵等动力部件，利用流体源可以将诸如水等液态流体介质、诸如空气等气态流体介质或者其他气液混合介质经由流体出入口输送至流体腔室内，或者从流体腔室内排出，从而通过对流体腔室内的流体流量的调控，使得伸缩部b在流体压力的作用下伸展或收缩，进而对外输出动力。轴向软体驱动器40可采用与周向软体驱动器50相同的结构形式，故在此不作赘述。

一种实施例提供的一种软体驱动关节，还包括信息检测件（图中未示出），其安装于运动平台20，主要用于检测运动平台20的运动信息和/或状态信息，如运动平台20在环境空间内或者相对于承载平台20所处的空间位置、姿态等，以便能够根据信息检测件所检测或反馈的信息对各个软体驱动器内的流体介质的流量进行调节控制，从而掌控各软体驱动器的变形量等，进而实现对运动平台20或者关节整体的运动形式及运动姿态的调整。该信息检测件可采用诸如陀螺仪、位置传感器、角度传感器等现有的检测元件。

请参阅图11至图13，一种实施例提供的一种软体驱动关节，包括多个运动平台20，多个运动平台20沿轴向方向间隔相对布置，从而可在承载平台10与相邻的运动平台20之间以及相邻的两个运动平台20之间形成沿轴向方向逐层分布的安装间隙c，软体驱动器则安装于每层安装间隙c内，以此可延长关节对外输出动力的距离，使驱动对象能够在环境空间内进行更大范围的运动或者位置和姿态的变换。具体地，可将远离承载平台10的一个运动平台20定义为末端平台21，该末端平台21用于安装驱动对象，将位于承载平台10与末端平台21之间的运动平台20定义为衔接平台22，从而使得关节整体形成层级结构构造；其中，设置于承载平台10与相邻的一个衔接平台22间的安装间隙c内的多个软体驱动器即为第一软体驱动组件，为便于区分，将位于相邻两个衔接平台22间以及衔接平台22与末端平台21间的安装间隙c内的多个软体驱动器定义为第二软体驱动组件。一个实施例中，第一软体驱动组件与第二软体驱动组件相同（包括其所包含的周向软体驱动器30和/或轴向软体驱动器40的数量、排布方式等），通过对第一软体驱动组件和各第二软体驱动组件中的软体驱动器的伸缩量的调控，可实现动力及运动形式的逐级传递，以最终改变末端平台21（连同其所搭载的驱动对象）的空间位置和姿态；同时，由于各层安装间隙c内的软体驱动器采用相同的布局方式，可便于对各软体驱动器进行联动控制，保证关节整体对外输出动力的稳定性。

在一些实施方式中，可在末端平台21和每个衔接平台22上设置信息检测件，以便于实时检测关节的各层级的运动状态和姿态，从而对相应层级内的软体驱动器进行调控。其他实施例中，第一软体驱动组件与第二软体驱动组件也可不同，以满足特殊的应用需求。

一个实施例中，请参阅图11至图13，位于同一层安装间隙c内的周向软体驱动器30采用并联方式设置，而位于相邻两层安装间隙c内的周向软体驱动器30则一一对应并且采用串联方式设置。具体地，可利用流体管路50将位于不同层安装间隙c内且一一对应的周向软体驱动器30进行串联连通，利用流体源对同一流体管路50所串联的驱动器统一进行充入流体介质或排出流体介质，可保证位于同一侧的周向软体驱动器30同步伸展或收缩，不但有利于简化控制方案的复杂性，而且提高了对末端平台21（连同其所搭载的驱动对象）的控制精度。本实施例中，流体管路50采用具有一定弹性形变性能的管体结构，如由塑胶材料制成的波纹管，并且其由多个管段可拆卸地衔接而成，包括直管段51、L形管段52和T形管段53；其中，直管段51贯穿衔接平台22分布，T形管段53连接于相邻两个直管段51之间，用于连通位于承载平台10与衔接平台22之间以及相邻衔接平台22之间的一个软体驱动器，T形管段53则连接在直管段51的端部，用于连通位于衔接平台22与末端平台21之间的一个软体驱动器。如此，通过将流体管路50设置于关节整体的内部，可有效增强整个关节的结构紧凑性；同时，利用流体管路50所具有的弹性形变性能，可适应关节整体的形态变化，避免对关节自身的形变运动造成干扰。当然，在不考虑控制方案复杂性的情况下，各软体驱动器也可采用并联方式进行独立控制，即：每个软体驱动器均通过独立的一条流体管路50与流体源进行连通；此时，可通过对每个软体驱动器的独立控制，保证各软体驱动器控制的精确性，以满足不同应用需求。

一个实施例中，请参阅图11和图13，衔接平台22采用可拆解组合的分体式结构，即：衔接平台22包括沿轴向方向层叠设置的第一平台22a和第二平台22b，第一平台22a与第二平台22b可通过诸如螺丝等五金连接件进行可拆卸连接。如此，相当于可利用衔接平台22的分体式结构可将关节整体划分为若干个模块单元，通过将多个模块单元进行同轴逐级连接，即可根据需要扩展关节整体的轴向长度；具体地，以第一平台22a面向承载平台10设置、第二平台22b面向末端平台21设置为例，承载平台10与相邻的衔接平台22的第一平台22a之间安装有第一软体驱动组件，使得该部分可形成一个独立的模块单元；基于同理，相邻两个衔接平台22中，一个衔接平台22的第二平台22b与另一个衔接平台22的第一平台22a之间安装第二软体驱动组件，可形成一个独立的模块单元；末端平台21与相邻的衔接平台22的第二平台22b之间安装第二软体驱动组件，亦可形成一个独立的单元模块。

基于此，可以将前述的一个模块单元视为一个标准化的关节模块，该关节模块相当于具有两个轴向间隔相对设置的平台（可分别记为上平台和下平台），在上平台与下平台之间固定设置有多个软体驱动器；就每个单体关节模块而言，下平台即相当于承载平台10、上平台即相当于运动平台20；在实际应用时，可将位于下方的一个关节模块的上平台与位于上方的一个关节模块的下平台紧固为一体，从而将两个或者多个关节模块进行逐级连接，形成软体驱动关节的模块化装配结构，有利于根据实际需求调整关节模块的数量。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种软体驱动关节，其特征在于，包括：

承载平台，用于起承载作用；

运动平台，用于安装驱动对象，所述承载平台与运动平台沿轴向方向间隔相对设置；以及

第一软体驱动组件，包括沿圆周方向倾斜布置的多个周向软体驱动器，所述周向软体驱动器的一端与承载平台固定、另一端与运动平台固定，所述周向软体驱动器用于连通流体源，所述周向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向所述运动平台施加轴向作用力和周向作用力，从而驱使所述运动平台与周向软体驱动器连接的部分处于预设位置。

2.如权利要求1所述的软体驱动关节，其特征在于，所述多个周向软体驱动器中包括至少一个第一软体驱动器和至少一个第二软体驱动器，所述第一软体驱动器沿圆周方向朝一侧倾斜布置，所述第二软体驱动器沿圆周方向朝另一侧倾斜布置。

3.如权利要求2所述的软体驱动关节，其特征在于，所述多个周向软体驱动器中包括至少两个第一软体驱动器和至少两个第二软体驱动器，所述第一软体驱动器与第二软体驱动器沿圆周方向交错排列，以使得任意一个所述第一软体驱动器与相邻的一个第二软体驱动器朝向承载平台的一端呈交叉状态布置、与相邻的另一个第二软体驱动器朝向运动平台的一端呈交叉状态布置。

4.如权利要求1所述的软体驱动关节，其特征在于，所述多个周向软体驱动器沿圆周方向朝一侧倾斜布置。

5.如权利要求1所述的软体驱动关节，其特征在于，所述第一软体驱动组件还包括至少一个轴向软体驱动器，所述轴向软体驱动器沿轴向方向布置，所述轴向软体驱动器的一端与承载平台固定、另一端与运动平台固定，所述轴向软体驱动器用于连通流体源，所述轴向软体驱动器能够在流体压力作用下伸展和收缩，以向所述运动平台施加轴向作用力。

6.如权利要求5所述的软体驱动关节，其特征在于，所述周向软驱驱动器和/或轴向软体驱动器包括：

连接部，所述连接部为两个且相对设置，两个所述连接部其中一个与承载平台固定、另一个与运动平台固定；以及

伸缩部，设置于两个所述连接部之间，所述伸缩部具有流体腔室和连通流体腔室的流体出入口，所述流体出入口用于连通流体源，以使流体介质出入流体腔室，从而使所述伸缩部伸展或收缩。

7.如权利要求1所述的软体驱动关节，其特征在于，还包括信息检测件，所述信息检测件设置于运动平台，用以检测所述运动平台的运动信息和/或状态信息。

8.如权利要求1-7中任一项所述的软体驱动关节，其特征在于，还包括第二软体驱动组件，所述第二软体驱动组件与第一软体驱动组件结构相同；

所述运动平台至少两个，且所述至少两个运动平台中包括一个末端平台和至少一个衔接平台，所述末端平台用于安装驱动对象，所述衔接平台沿轴向方向间隔布置于承载平台与末端平台之间，以在相邻的所述承载平台、衔接平台和末端平台间形成沿轴向方向逐层排布的安装间隙；

所述第一软体驱动组件设置于承载平台与相邻的衔接平台间的安装间隙内，所述第二软体驱动组件设置于相邻的衔接平台和末端平台间的安装间隙内。

9.如权利要求8所述的软体驱动关节，其特征在于，位于同一层所述安装间隙内的周向软体驱动器并联设置，位于相邻两层所述安装间隙内的周向软体驱动器一一对应且串联设置。

10.如权利要求8所述的软体驱动关节，其特征在于，所述衔接平台包括沿轴向方向层叠设置的第一平台和第二平台，所述第一平台与第二平台可拆卸连接。

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