[发明专利]一种具有硬质外壳强化的软体驱动器

说明书

本发明涉及一种具有硬质外壳强化的软体驱动器，包括软体气囊和硬质外壳，硬质外壳包裹于软体气囊的外部。软体气囊的结构为具有两个端面的柱形囊体，其内部结构为柱形空腔。硬质外壳的外形为不具有两侧端面的柱形壳体，其包含不可延展段外壳、可弯曲段外壳和可伸长段外壳，其端部处的不可延展段外壳与软体气囊的端部相固结。可弯曲段外壳上具有沿其中心轴线方向排列的A型切缝，可伸长段外壳上具有沿其中心轴线方向交替排列的B1型切缝和B2型切缝，三种切缝的特征均为硬质外壳上沿其某一径向以某一特定深度的切口。软体驱动器在可弯曲段外壳区域可实现弯曲变形，在可伸长段外壳区域可实现伸长变形。本发明可应用于软体机器人技术领域。

技术领域

本发明涉及一种软体驱动器，尤其涉及一种具有硬质外壳强化的软体驱动器，属于软体机器人技术领域。

背景技术

近年来，人手仿形机器人的发展有了很大的进步，逐渐从传统的刚性结构向软体结构转变，大多应用于抓捕、手部康复训练等领域。对于传统的刚性结构机器人，其具有运动精度高、承载能力强的优点，但同时也面临着结构复杂、成本较高、适应性较差、灵活性较弱等问题，并存在可能会对作用对象造成二次伤害的缺点。对于软体结构的机器人，其具有结构轻便、运动柔顺性好、成本低廉等优点，但现有的软体机器人存在自由度少、结构刚度较低等不足之处。例如：

李淼等人发明的“一种气动三指构型柔性夹爪”（201721003149.0）涉及一种包含三根软体手指的柔性夹爪，所涉及的软体手指为硅橡胶材质，具备良好的柔性特点，但其自由度单一，限制了软体手指在抓捕能力上的广泛适应性。

王翰飞发明的“一种仿鱼骨结构的软体康复手”（201811276358.1）涉及一种用于人手康复训练的软体手指，所涉及的软体手指具有良好的弯曲性能，但存在结构刚度较低、无法很好地贴附人手等不足，导致康复训练效果不佳。

宋泽闻等人发明的“一种辅助康复软体手”（201810439665.0）涉及一种与人体手指相对应的仿形手指，所涉及的软体手具有良好的人手贴附性，但存在弯曲效果不佳等不足。

综上所述，对于人手仿形机器人，传统的刚性结构机器人面临着结构复杂、成本较高、适应性较差、灵活性较弱、易对作用对象造成二次伤害等诸多问题。对于做抓捕用途的软体机器人则存在自由度少、抓捕能力受限等问题。而对于做康复训练用途的软体机器人则面临着结构刚度较低、变形形式较单一、无法很好地贴附人手等不足之处。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷与不足，提供了一种具有硬质外壳强化的软体驱动器，其目的在于通过软体气囊与硬质外壳的协同运动，可实现软体驱动器部分区域的弯曲变形和部分区域的伸长变形，提升软体驱动器的变形性能，从而具备抓捕、康复训练等多种用途。软体材料与硬质外壳的结合，一方面保证了软体驱动器的灵活性与适应性，另一方面增强了软体驱动器的作动力，同时不会对作用对象造成二次伤害；特殊的结构设计，能够解决现有软体驱动器变形形式单一、贴附性差等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有硬质外壳强化的软体驱动器，包括软体气囊和硬质外壳，所述硬质外壳包裹于所述软体气囊的外部。

进一步地，所述软体气囊由硅胶或橡胶类材料制成。其结构为具有两个端部的柱形（不限于圆柱、方柱、椭圆柱及其他异形柱体）囊体，其内部设有柱形空腔；所述软体气囊的一个端部上开有通孔，所述通孔连通柱形空腔与外界气源，以使外界气源进入所述柱形空腔的内部对其进行充气。