[发明专利]一种多功能柔性执行器

说明书

本发明公开了一种多功能柔性执行器。包括：执行器主体、顶面、底面、硅胶管；整个执行器是一个圆筒结构，执行器主体、顶面、底面形成一个密封结构，顶面上方安装八根硅胶管，用来控制执行器各个气室的压强；执行器主体内部有八个大小相同的倾斜气室，气室之间通过倾斜的挡板隔开；控制执行器每个气室的内部压强可以实现伸缩、弯曲、扭转运动；多个柔性执行器串联成一个柔性机械臂，相邻两个执行器的挡板倾斜方向相反，控制每个执行器的变形就能实现柔性机械臂的伸缩、扭转、弯曲以及组合运动等多种变形模式。多功能柔性执行器和机械臂在医疗健康、智能制造等领域应用前景广阔。

技术领域

本发明涉及医疗健康、智能制造领域的柔性执行器装置，具体涉及一种多功能柔性执行器。

背景技术

现有的柔性执行器大多数都是针对特定任务而设计的，功能单一，灵活度受限，在一些资源有限的特殊环境中，需要利用现有的资源快速制造出能满足任务需求的软体机器人。针对以上情况，有必要研究一种多功能柔性执行器，以适应不同工作场景的需求。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种多功能柔性执行器，采用多气室、预扭转结构使柔性执行器的变形更加灵活，功能更加多样，提升了软体机器人的灵活性。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种多功能柔性执行器

柔性执行器包括执行器主体、顶面、底面和硅胶管，执行器主体为圆环柱状结构，圆环柱状结构内部中空形成环形腔室，环形腔室内沿周向均布有八个大小相同且朝同一方向倾斜的气室，相邻气室之间通过倾斜的挡板相隔；顶面和底面分别密封连接到环形腔室的上下端面；环形腔室中的每个气室均插装有硅胶管，硅胶管下端插入腔室内，上端经顶面穿出后与外部气源相连；

外部气源对环形腔室中其中几个相邻气室抽真空后，相邻气室发生塌陷变形，执行器主体朝塌陷方向弯曲；外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，执行器主体朝气室倾斜方向顺时针扭转或逆时针扭转。

外部气源对右侧四个气室抽真空，执行器主体右侧发生塌陷变形，右侧气室的顶面与底面之间的距离变近，执行器主体整体向右倾斜；外部气源对左侧四个气室抽真空，执行器主体左侧发生塌陷变形，执行器主体整体向左倾斜；外部气源对前侧四个气室抽真空，执行器主体前侧发生塌陷变形，执行器主体整体向前倾斜；外部气源对后侧四个气室抽真空，执行器主体后侧发生塌陷变形，执行器主体整体向后倾斜。

柔性执行器包括顺时针柔性执行器和逆时针柔性执行器，顺时针柔性执行器中的所有气室朝顺时针方向倾斜，逆时针柔性执行器中的所有气室朝逆时针方向倾斜。

外部气源对环形腔室中所有气室抽真空，所有挡板均朝倾斜方向塌陷，带动顶面旋转的同时顶面与底面之间的距离变近，顺时针柔性执行器朝顺时针方向扭转，逆时针柔性执行器朝逆时针方向扭转；外部气源对环形腔室充气变成大气压后，顺时针柔性执行器朝逆时针方向扭转直至恢复原状，逆时针柔性执行器的执行器主体朝顺时针方向扭转直至恢复原状。

二、一种多功能柔性机械臂

多功能柔性机械臂主要由多个上述柔性执行器上下对接组成，上下相邻的两个柔性执行器的挡板倾斜方向相反且对接；通过控制柔性机械臂中柔性执行器的气室气压，实现柔性机械臂的伸缩运动、扭转运动、弯曲运动或组合运动；

伸缩运动：柔性机械臂中所有柔性执行器的所有气室同时接入负压，柔性执行器扭转的同时降低高度，上下相邻的两个柔性执行器扭转方向相反，相反方向的扭转运动在对接处抵消，整个机械臂向下收缩；柔性机械臂中所有柔性执行器的所有气室同时接入大气压，柔性执行器逐渐恢复原状，整个机械臂逐渐伸长；从而实现通过控制气室气压实现柔性机械臂的伸缩运动；

扭转运动：柔性机械臂中的所有顺时针柔性执行器的气室同时接入负压，整个机械臂沿顺时针方向转动；柔性机械臂中的所有逆时针柔性执行器的气室同时接入负压，整个机械臂沿逆时针方向转动；