[发明专利]可主动变形的气动型交错轴柔顺铰链

说明书

一种可主动变形的气动型交错轴柔顺铰链，包括：带有固定支座的基座和与之相连的两个多内腔气动双向弯曲致动器，其中：两个多内腔气动双向弯曲致动器交叉设置且两端分别与两个基座上的固定支座相连，基座一侧设有两个关于纵切截面对称的定位斜面，固定支座设置于定位斜面上。本发明使得柔顺铰链具有主动变形的能力，增大了柔顺机构的运动灵活性，并为其引入了变刚度能力，保证了良好的环境顺应能力。

技术领域

本发明涉及的是一种机构设计领域的装置，具体是一种用于柔顺机构的可主动变形的气动型交错轴柔顺铰链。

背景技术

刚体机构的驱动惯性大、环境顺应能力差等缺点限制了其在人机交互、顺应操作等领域的应用，而具有弹性顺应环节的弹性机构也因此成为现今机构研究中的热点之一。柔顺机构是弹性机构领域中的一个重要分支，它利用自身弹性构件的弹性变形来转换力、运动或能量，具有零件数量小、结构质量轻的特点，可以减小机构运动中的摩擦、磨损、冲击振动和噪音。因此，与传统的刚体机构相比，柔顺机构的精度更高，可靠性更强，特别适用于如MEMS制造等的特殊制造领域。具有集中柔度的柔顺铰链是柔顺机构的基本单元，现有的柔顺铰链大多由金属薄片制成，仅能在外力作用下通过被动柔性完成变形，因而无法借助内嵌驱动实现主动变形，同时也不具备变刚度特性。针对此问题，设计一种用于柔顺机构的可主动变形的气动型柔顺铰链，以拓展柔顺机构的功能。

发明内容

本发明针对现有柔顺铰链主要采用悬臂梁柔顺铰链、裂筒柔顺铰链和交错轴柔顺铰链等梁结构形式，均不能通过主动变形来实现机构的运动，不仅降低了机构运动的灵活性，而且顺应性不能调节，提出一种可主动变形的气动型交错轴柔顺铰链，使得柔顺机构的铰链具有主动变形的能力，增大了柔顺机构的运动灵活性，并为其引入了变刚度能力，保证了良好的环境顺应能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：带有固定支座的基座和与之相连的两个多内腔气动双向弯曲致动器，其中：两个多内腔气动双向弯曲致动器交叉设置且两端分别与两个基座上的固定支座相连，基座一侧设有两个关于纵切截面对称的定位斜面，固定支座设置于定位斜面上。

所述的多内腔气动双向弯曲致动器包括：气体致动结构和致动器基底，其中：气体致动结构对称设置于致动器基底的两侧，通过粘接与致动器基底形成密封连接。

所述的多内腔气动双向弯曲致动器内密封固定有软管，该软管与气体致动结构相连通。

所述的气体致动结构包括：矩形截面气腔、气腔通道和管路通道，其中：矩形截面气腔沿气体致动结构长度方向的轴线等间距序列布置，通过膨胀变形使气体致动结构向致动器基底方向弯曲；用于使各矩形截面气腔连通的气腔通道设置于两个矩形截面气腔之间，用于使气体致动结构与软管内腔连通的管路通道内壁与软管外壁粘接密封。

当多内腔气动双向弯曲致动器经气压或液压驱动时，通过弯曲变形和运动协调以实现铰链近似定轴转动运动的同时顺应末端负载的变化；当末端负载突变时，多内腔气动双向弯曲致动器可产生面内变形以顺应末端负载的变化，并可使柔顺铰链的顺应能力随位姿变化。

附图说明

图1为本发明的正等轴测图；

图2为本发明的正视图；

图3为本发明的右视图；

图4为本发明基座的剖面图；

图5为本发明固定支座的俯视图；

图6为本发明固定支座的剖面图；

图7为本发明多内腔气动双向弯曲结构的俯视图；

图8为本发明多内腔气动双向弯曲结构的剖面图；