[发明专利]柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器

说明书

本发明公开了一种柔韧耦合型软体驱动器，根据一个方面，该驱动器包括：气囊，气囊的一端具有通气导管；保持架，保持架形成为腔体结构，以容纳气囊；盖与保持架的开口面相配合；其中，保持架的腔体内具有梳状凹槽；并且，在保持架外部，保持架的侧部及底部均布置有凸起；并且，盖上形成有突出部，且突出部在盖与保持架相配合的一侧形成为凹部。根据本发明的另一方面，该驱动器中，在保持架的底部也形成有梳妆凹槽；并且，盖与保持架相配合的一侧形成为平面，突出部形成在盖的另一侧。根据本发明的驱动器，其柔性末端执行器包括：至少一个驱动器，用于为执行器提供驱动力；以及连接件，直通接头及紧固件。

技术领域

本发明涉及一种柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器。

背景技术

末端执行器是连接机器人与操作对象的重要媒介。与传统的刚性末端执行器相比，软体末端执行器具有适应性强、安全性高、质量轻、成本低、能量利用率高等优点。近年来，软体末端执行器以其高度自适应性及潜在的应用前景，使其在工业产品装卸与装配、军事机器人、农业机器人和服务机器人得到了重要应用。目前，已经出现了很多有关软体末端的创新设计，例如，专利CN201510377294.4中公开了一种气动的软体抓持装置，该装置包括有气动软体机械手、导气支撑组件、导气基座、盖板和气源分流器；专利CN201610515673.X中公开了一种双通道软体手指及软体机器人，该双通道软体手指上设有手指末端、手指接头、柔性关节、手指指板和柔性节肩。

目前，软体末端执行器主要由气动软体驱动器组成，普遍存在工作气压低、抓取力小的缺点。解决这一问题的有效手段是为软体驱动器增加驱动力增强层，但由于软体驱动器的结构形式多样，导致驱动力增强方面的工艺难度较大。因此，创造出工作气压高、抓取力大、且工艺简单的软体驱动器具有重要的现实意义。

发明内容

本发明针对现有软体驱动器的驱动力较小、及驱动力增强方面的工艺较为复杂等缺点，提供了柔韧耦合型的软体驱动器及其柔性末端执行器。

根据本发明的柔韧耦合型软体驱动器，其构造原理是通过在软体材料制成的保持体中嵌入具有增强层的条形气囊，从而形成高柔性软体材料与高韧性纤维材料的柔韧耦合结构，以提高软体驱动器的工作压力与驱动力，并降低其增强工艺的难度。本发明的柔韧耦合型软体驱动器及其末端执行器提供了两个柔韧耦合型软体驱动器的实施方案，以及两个由该柔韧耦合型软体驱动构成的末端执行器的实施方案。

根据本发明的一方面，柔韧耦合型软体驱动器包括：气囊，气囊的一端具有通气导管；保持架，保持架形成为腔体结构，该腔体结构具有开口面，腔体内能够容纳气囊；盖，盖与保持架顶部的开口面相配合。其中，在保持架内部，保持架的腔体内具有梳状凹槽，并且在保持架的外部，两个侧部及保持架的底部均布置有凸起，且在保持架的侧部和底部的过渡区域，该凸起互相连通，并通过圆弧过渡；并且，盖上也形成有突出部，且该突出部在盖与保持架相配合的一侧形成为凹部。

根据本发明的一方面，优选地，在保持架的内部，腔体内的梳状凹槽能够从保持架顶部的开口面附近向内延伸至保持架腔体的底部；并且，根据本发明，该腔体内的梳状凹槽也能够向内延伸至保持架至少侧面高度的三分之二处。

根据本发明的一方面，优选地，保持架的外侧面形成为对称面，并且两个对称面与其对称平面之间能够具有夹角，并且，保持架的底部的基准线与其开口面的基准线也能够具有夹角。

根据本发明的一方面，优选地，布置在保持架的侧部及底部的凸起从该底部或侧部向外延伸，并且能够具有不同的尺寸和形状；在一个实施例中，该凸起能够具有两种不同的尺寸，举例而言，沿着保持架的侧部或其底部，靠近保持架近端的凸起尺寸能够是靠近远端的凸起尺寸的1.5倍；并且，不同尺寸的凸起的数量能够任意分布，例如，靠近保持架近端的大尺寸凸起的数量为靠近远端的小尺寸凸起的数量的2倍。进一步，优选地，该凸起能够沿着保持架的侧部或底部均匀分布，或者根据保持架的形状进行自适应的分布，从而由于凸起的尺寸大小及分布而改善保持架的刚度，并且能够增加驱动器抓取物体时的表面附着力。