[发明专利]一种多自由度刚度可变气动手术操作臂及制作方法

摘要

本发明公开了一种多自由度刚度可变气动手术操作臂及制作方法，包括若干节相同的气动驱动器单元连接而成。气动驱动器单元包括圆柱型驱动器，驱动器两端连接有基座，驱动器包括外部的刚度调节层，刚度调节层内部设置有驱动层。驱动层包括具有通孔的圆环柱形硅橡胶层，硅橡胶层上开设有若干腔体，硅橡胶层内表面覆盖有PDMS层，硅橡胶层外表面覆盖有双螺旋尼龙纤维。基座上设置有与腔体相对应的气孔，以及与刚度调节层相对应的抽真空口。所提出的操作臂具有高度灵活的运动能力和刚度可变的特性，并且体积小、质量轻，对人体刚性损伤少，气路更少易于控制。

主权项

1.一种多自由度刚度可变气动手术操作臂的制作方法，其特征在于，包括若干节相同的气动驱动器单元连接而成，气动驱动器单元包括圆柱型驱动器，驱动器两端连接有基座(7)，驱动器包括外部的刚度调节层(2)，刚度调节层(2)内部设置有驱动层(1)，驱动层(1)包括具有通孔(10)的圆环柱形硅橡胶层(3)，硅橡胶层(3)上开设有若干腔体(4)，硅橡胶层(3)内表面覆盖有PDMS层(5)，硅橡胶层(3)外表面覆盖有双螺旋尼龙纤维(6)，基座(7)上设置有与腔体(4)相对应的气孔(8)，以及与刚度调节层(2)相对应的抽真空口(13)；制作方法包括以下步骤：步骤一，根据所需尺寸，选取模具，模具包括中模(14)、圆柱(15)、薄壁件(16)、底座(17)、内圆柱(18)和外模(19)；步骤二，将中模(14)固定在底座(17)上，将三个薄壁件(16)放置在中模(14)内部，圆柱(15)放置在三个薄壁件(16)内，浇铸液体硅橡胶后，置于真空干燥箱中固化；步骤三，脱模后，在通孔(10)中插入内圆柱(18)，将PDMS的主剂与固化剂按质量比10:1均匀混合后倒入内圆柱(18)与硅橡胶层(3)间，置于真空干燥箱中固化；步骤四，脱模后，将尼龙纤维(6)按双螺旋的方式缠绕在硅橡胶层(3)的外表面；步骤五，将缠绕好尼龙纤维(6)的驱动层放在外模(19)内，在缝隙中填充硅橡胶后，置于真空干燥箱中固化，脱模后通过粘接剂(20)将基座(7)固定在驱动层(1)上，使气孔(8)密封腔体(4)；步骤六，将环状尼龙纤维束(11)自上而下交错地粘贴在连接基座(7)的驱动层(1)外壁上，再用粘接剂(20)将硅橡胶薄膜(12)粘贴在两端基座(7)上，形成对刚度调节层(2)的封装，即完成气动驱动器单元。