CN214924470U - 一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公布了一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，包括气囊应变层、端盖、外接气管，端盖气孔、气动网络通道，气囊应变层首端与端盖螺纹连接，末端封闭，端盖气孔和气动网络通道相配合，外接气管穿入端盖气孔中与气动网络通道相连。当气动网络通道通正压或负压时，该软体执行器可双向弯曲；当相邻两气动网络通道通正压时，该软体执行器在两个通道之间的区域内弯曲；当相对两气动网络通道分别通正压和负压时，该软体执行器的弯曲效果得到增强，通过控制气管内通入的正负压和通道间的相互配合可使该软体执行器实现多自由度和不同程度的弯曲。此气动网络软体执行器设计合理，工作性能稳定，成本较低，可用于各种软体机器人，具有较高的实际应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及软体机械人领域，尤其涉及一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器。
背景技术
近年来，由于技术和材料的发展迭代，软体机器人成为国际国内新的热点。对于易碎物体操作、复杂非结构化环境运动等任务，软体机器人以其高度的自由度、被动变形适应环境和柔顺接触等优势脱颖而出。作为交叉课题，软体机器人技术涉及生物、医疗、化工、新材料、机器人学等学科前沿，相关研究能够同时推动多门学科的发展，具有重要的研究价值和科学意义。
目前基于气动网络原理的软体机器人受于应变层和限制应变层的数量和结构限制，导致该类型软体机器人只能实现低自由度的运动，变形效果不明显，灵活性差且功能单一。
实用新型内容
本实用新型的目的是提出一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，使流体驱动的软体机器人关节具有多个方向的运动能力，且变形效果显著，设计合理，工作性能稳定，成本低廉易获取，具有较高的实际应用价值。
为了实现以上目的，本实用新型采用的技术方案为：一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，包括气囊应变层(1)、端盖(2)、外接气管(3)，端盖气孔(4)、气动网络通道(5)，气囊应变层(1)首端与端盖(2)螺纹连接，末端封闭，端盖气孔(4)和气动网络通道(5)相配合，外接气管(3)穿入端盖气孔(4)中与气动网络通道(5)相连。
优选地，本实用新型所述的气囊应变层(1)为中空结构，位于软体执行器的最外部。
优选地，本实用新型所述的气囊应变层(1)用端盖(2)进行密封。
优选地，本实用新型所述的外接气管(3)为Y型，通过端盖气孔(4)接入气动网络通道(5)内。
优选地，本实用新型所述的端盖气孔(4)为圆形，四个气孔分别和四个气动网络通道(5)相配合，外接气管穿入在相隔90°的方向上布置的端盖气孔(4)中，通过控制四个气管内通入的正负压和气孔间相互配合可使该软体执行器实现多自由度和不同程度弯曲。
优选地，本实用新型所述的气动网络通道(5)截面为六边形。一般的矩形、半圆形、圆形等形状，只能进行单一方向的变形，采用的六边形结构，有利于扩张和收缩，正负压下均可变形。
优选地，本实用新型所述的气动网络通道(5)开设在距离中空结构较远，距气囊应变层(1)外边缘较近的位置。
优选地，本实用新型一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，通过控制气管内通入的正负压和通道间的相互配合可使该软体执行器实现多自由度和不同程度的弯曲，以此来提高软体机器人的灵活性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明：
图1是一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器的结构示意图；
图2为气动网络软体执行器的端盖截面图；
图3为气动网络软体执行器通正压后的弯曲图；
图4为气动网络软体执行器同时通正压和负压后的增强弯曲图；
图中：气囊应变层1、端盖2、外接气管3，端盖气孔4、气动网络通道5。
具体实施方案
如图1所示，本实用新型包括气囊应变层(1)、端盖(2)、外接气管(3)，端盖气孔(4)、气动网络通道(5)，气囊应变层(1)首端与端盖(2)螺纹连接，末端封闭，端盖气孔(3)和气动网络通道(4)相配合，外接气管(3)穿入四个端盖气孔(4)中与气动网络通道(5)相连。通过控制气管内通入的正负压和通道间的相互配合可使该软体执行器实现多自由度和不同程度的弯曲
本实施例中，气囊应变层(1)由端盖(2)进行密封，连接方式采用螺纹连接，方便安装与拆卸。
如图2所示，端盖(2)在相隔90°的方向上布置了四个端盖气孔。内部为中空结构，不仅有利于通道的弯曲，还为抗震救灾、流体仿生等领域的改造提供可能。
如图3所示，气动网络通道(5)截面为六边形，有利于气孔的扩张和收缩，正负压下均可变形。且气动网络通道(5)开设在距离中空结构较远，距气囊应变层(1)外边缘较近的位置，当上侧气动网络通道(6)通正压时，上侧气囊应变层(1)薄壁部分先膨胀，随后该气动网络软体执行器向气囊应变层(1)壁较厚的一侧弯曲。
如图4所示，当上侧气动网络通道(6)通正压，下侧气动网络通道(7)通负压时，上侧通道膨胀，该软体执行器向气囊应变层(1)较厚的一侧弯曲；下侧通道收缩，该软体执行器向气囊应变层(1)壁较薄的一侧弯曲，使执行器整体向下的弯曲幅度增强。本质上是以气体为工作介质,弹性腔体在工作气压(正压或者负压)和结构约束的作用下在某一空间维度(弯曲)产生定向膨胀或收缩。
本实例中，一端连接气泵的Y型外接气管(3)穿入端盖气孔(4)中，每个气室的内部压力可以使用气动伺服阀独立控制，进而通过控制外接气管(3)内的正负压和气孔间的相互配合可实现多自由度不同程度弯曲。
本实例中，气囊应变层(1)由硅橡胶在模具内注塑而成。硅橡胶具有产量大、耐寒、耐老化、耐腐蚀、绝缘、抗震等优点，特别是硅橡胶无毒无味环保无污染，符合可持续发展要求。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制。凡是根据实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，包括气囊应变层(1)、端盖(2)、外接气管(3)，端盖气孔(4)、气动网络通道(5)，所述的气囊应变层(1)首部与端盖(2)螺纹连接，末端封闭；所述的端盖气孔(4)和气动网络通道(5)相配合，外接气管(3)穿入端盖气孔(4)中与气动网络通道(5)相连。
2.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，所述的气囊应变层(1)为中空结构，位于软体执行器的最外部。
3.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，所述的气囊应变层(1)用端盖(2)进行密封。
4.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，所述的外接气管(3)为Y型，通过端盖气孔(4)接入气动网络通道(5)内。
5.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，所述的端盖气孔(4)为圆形，均匀分布在端盖(2)上。
6.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，气动网络通道(5)截面为六边形，以便于气孔的扩张和收缩。
7.根据权利要求1所述的一种基于正负压增强的多自由度气动网络软体执行器，其特征在于，气动网络通道(5)开设在距离中空结构较远，距气囊应变层(1)外边缘较近的位置。
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| CN214924470U true CN214924470U (zh) | 2021-11-30 |
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2021
- 2021-05-07 CN CN202120957874.1U patent/CN214924470U/zh not_active Expired - Fee Related
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