[发明专利]一种具有刚柔耦合机构的软体关节

说明书

本发明提供了一种具有刚柔耦合机构的软体关节，属于软体机器人技术领域。它解决了现有的软体机器人抓持力不强的问题。本具有刚柔耦合机构的软体关节包括弹性基体和进气管，弹性基体上开设有真空吸气腔和多个进气驱动腔，进气驱动腔包括一个中心驱动腔和至少两个侧驱动腔，多根进气管与多个进气驱动腔一一对应连通，真空吸气腔内设有管状的刚性节，刚性节的管孔内设有软管，基体的外侧对应刚性节处设有吸盘。本具有刚柔耦合机构的软体关节在进气驱动腔之外，增加了真空吸气腔，并在其中设置了刚性节，弯曲抓持时，由于刚性节的作用，“柔性的包裹式抓持”和“刚性的吸附式抓持”相结合，能保证关节对作业对象的稳定抓持。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及一种应用于软体机器人的软体关节，特别涉及一种具有刚柔耦合机构的软体关节。

背景技术

近年来，软体机器人成为机器人领域的一个新兴且极具前景的研究方向。软体机器人是仿生机器人研究的延续，模仿自然界中的软体动物，具有无限多自由度和连续变形能力，可在大范围内任意改变自身形状和尺寸，由于其出色的灵活性和适应性，在军事、探测、医疗等领域具有广泛的应用前景。

科研工作者和工程技术人员借助于智能材料(如：硅橡胶、形状记忆合金SMA、电活性聚合物EPA等)和新型驱动技术(如：SMA、气动、磁流变、EPA等)，研究开发完全不用或少用刚性机构的新型机器人结构，这类软体机器人一般具有充分的柔顺性、适应性、超冗余或无限自由度，甚至可以任意改变自身形状和尺寸以适应环境和目标。

目前比较常见的一种软体机器人是利用空气来驱动，向软体机器人内通入压缩气体使其变化刚度和弯曲度，但是，由于软体机器人的基体整体上采用柔性材料制作而成，其在抓取功能上存在不足，抓持力一般，一些特定领域无法胜任。

发明内容

本发明的目的是针对现有的软体机器人所存在的上述问题，而提出了一种能提供较强抓持力的仿生软体机器人的软体关节。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种具有刚柔耦合机构的软体关节，包括弹性基体和进气管，其特征在于，所述的弹性基体上开设有贯穿基体两头的真空吸气腔和多个进气驱动腔，所述进气驱动腔包括一个中心驱动腔和至少两个侧驱动腔，多个所述侧驱动腔环绕中心驱动腔间隔设置，多根进气管与多个进气驱动腔一一对应连通，所述的真空吸气腔内设有管状的刚性节，刚性节的管孔内设有软管，基体的外侧对应刚性节处设有吸盘，吸盘的连接端依次穿过真空吸气腔侧壁和刚性节侧壁后与软管连接，吸盘的吸气口与软管内腔连通。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述的刚性节至少有两个，多个刚性节依序对接排列，相邻两个刚性节之间留有间隙并通过弹性件连接。多个刚性节之间可依靠弹性件可实现弯曲、变向。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述的弹性件为连接弹簧，连接弹簧的两均设有连接头，连接头一端外侧开设有与连接弹簧相匹配的环形卡槽，连接弹簧的一端卡设在对应连接头的卡槽内，连接头的另一端与刚性节的端部螺纹连接。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述刚性节连接吸盘的一侧面为平面，对应真空吸气腔的内壁上设有对应的贴合面，平面与贴合面对应贴合。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述软管至少有两个，多个软管依序对接排列，各软管的两头均固定设有装配头，装配头的端面设有卡扣和卡钩，卡扣和卡钩环形交替设置，所述卡钩能扣接在相邻软管的卡扣处。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述软管的装配头的外端面还设有环形的密封槽，密封槽内设有O型密封圈。

在上述的一种具有刚柔耦合机构的软体关节中，所述软管的侧壁通过紧固件固定贴有金属片，上述吸盘的连接端与该金属片固定连接。