[发明专利]弯曲型变刚度自传感式气动软体驱动器

说明书

一种弯曲型变刚度自传感式气动软体驱动器，包括：带有多个气室的气动驱动器、弹性传感器和锁紧机构，其中：多个气室等距排布于气动驱动器的长边上且通过通道连接，弹性传感器依次穿过气室两侧的通孔并由锁紧机构固定，通过弹性传感器测量的变形量获得气动驱动器的变形量以实现自传感。本发明体积小且耗能低；用弹性传感器的弹力代替气源输出力作为气动驱动器的弯曲驱动来源，仅在驱动器伸直时需要气源提供压缩气体，通过调节弹性传感器的预紧力直接改变驱动器的刚度，提高驱动性能的同时节省了能源的消耗；通过弹性传感器获知气动驱动器的变形程度，实现自传感，达到气动驱动器精确控制。

技术领域

本发明涉及的是一种机器人及工业自动化领域的技术，具体是一种弯曲型变刚度自传感式气动软体驱动器。

背景技术

探索柔性部件已成为近些年机器人研究领域的热点之一，尤其是基于弹性材料的启动驱动器。该驱动器凭借其高度的柔顺性以及可变形性，大幅提高了机器工作过程中的安全性和灵活性，同时降低了对控制精度的需求，适用于抓取易碎或精密的物体。然而弹性材料刚度较低的特点导致启动驱动器的强度不足，限制了该驱动器的适用范围。利用压缩气体使驱动器变形的驱动方式带来了较低的能量利用率，而且为了维持驱动器的工作状态，一般需要在驱动器内部封存压力恒定的压缩气体，使得控制系统复杂化。传统的变刚度驱动器虽然可以提高软体抓手对较大质量物体的承载能力，但是还需要额外提供能量实现变刚度，增加了能量的消耗。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种弯曲型变刚度自传感式气动软体驱动器，将弯曲状态固定为驱动器的自然状态，仅在伸直的过程中需要供给压缩气体，降低了能耗；通过改变驱动器的预紧力就能够改变驱动器的刚度，简化了控制系统。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明包括：带有多个气室的气动驱动器、弹性传感器和锁紧机构，其中：多个气室等距排布于气动驱动器的长边上且通过通道连接，弹性传感器依次穿过气室两侧的通孔并由锁紧机构固定，通过弹性传感器测量的变形量获得气动驱动器的变形量以实现自传感。

所述的气动驱动器的外侧设有用于限制其变形的纤维层。

所述的锁紧机构包括：挡板和锁紧螺钉，其中：锁紧螺钉压紧弹性传感器并固定于挡板上，挡板依靠弹性传感器提供的弹力与气动驱动器接触。

技术效果

与现有技术相比，本发明体积小且耗能低；用弹性传感器的弹力代替气源输出力作为气动驱动器的弯曲驱动来源，仅在驱动器伸直时需要气源提供压缩气体，通过调节弹性传感器的预紧力直接改变驱动器的刚度，提高驱动性能的同时节省了能源的消耗；通过弹性传感器获知气动驱动器的变形程度，实现自传感，达到气动驱动器精确控制。

附图说明

图1为本发明的三维示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为气动驱动器的结构示意图；

图4为气动驱动器的主体示意图；

图5为本发明的弯曲状态示意图；

图6为实际驱动力与驱动器内部气压关系的测试结果图；

图7为实际弯曲角度与驱动器内部气压关系的测试结果图；

图中：气动驱动器1、主体101、第一弹性层102、纤维层103、第二弹性层104、气室105、通孔106、弹性传感器2、锁紧机构3、挡板301、锁紧螺钉302。

具体实施方式