本發(fā)明涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，具體地，涉及氣控氣囊式軟體機(jī)械臂。本發(fā)明特別是涉及一種可抓取小型物體或到達(dá)指定位置的用硅膠制成的軟體機(jī)器人。

背景技術(shù)：

無(wú)脊椎動(dòng)物是動(dòng)物的原始形式，其種類數(shù)占動(dòng)物總種類數(shù)的95％。其中的軟體動(dòng)物，即無(wú)脊椎動(dòng)物軟體動(dòng)物門，是除節(jié)肢動(dòng)物外最大的類群，約10萬(wàn)種，是自然界現(xiàn)存生物對(duì)于機(jī)器人設(shè)計(jì)構(gòu)想的一個(gè)極大的啟發(fā)，其體柔軟而不分節(jié)的形態(tài)，開創(chuàng)了機(jī)器人極大地提高柔韌性，指向無(wú)限自由度的道路。軟體機(jī)器人通過(guò)對(duì)于其包裹材質(zhì)的選取以及對(duì)于微小剛性環(huán)節(jié)的合理利用來(lái)達(dá)到構(gòu)造柔性但又極易進(jìn)行控制的目的。相對(duì)于無(wú)數(shù)個(gè)極小剛性環(huán)節(jié)構(gòu)成的偽軟體機(jī)器人，通過(guò)氣體進(jìn)行氣動(dòng)控制的新型柔韌機(jī)器人將會(huì)更加柔軟，適應(yīng)各種特殊的姿態(tài)要求，良好的完成拉伸與收縮，與環(huán)境進(jìn)行安全高效地交互，同時(shí)對(duì)于當(dāng)前姿態(tài)的保持方面做到穩(wěn)定、穩(wěn)固且不易破壞。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種氣控氣囊式軟體機(jī)械臂，其在形態(tài)控制上和末端行為的控制上能精確控制和操作，能在狹窄或多障礙的情況下能避開障礙，到達(dá)指定位置執(zhí)行任務(wù)或抓取物體，適用于醫(yī)療器械或救災(zāi)。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種氣控氣囊式軟體機(jī)械臂，包括軟體硅膠外殼、氣囊部件、氣管、底座部件、氣泵；

軟體硅膠外殼的端部、氣囊部件的端部、氣管的端部緊固連接底座部件；

氣囊部件、氣管嵌入在軟體硅膠外殼的內(nèi)部；

氣泵通過(guò)氣管對(duì)氣囊部件進(jìn)行充氣或者抽氣。

優(yōu)選地，氣囊部件的數(shù)量為多條，每條氣囊部件均能夠獨(dú)立充氣或抽氣。

優(yōu)選地，氣囊部件的數(shù)量為三條，這三條氣囊部件呈等邊三角形布置。

優(yōu)選地，氣囊部件包括依次連接的多個(gè)球囊，相鄰的球囊之間通過(guò)球囊氣道連通。

優(yōu)選地，球囊上套設(shè)有硅膠環(huán)，硅膠環(huán)使得球囊只能沿硅膠環(huán)的軸向伸縮。

優(yōu)選地，硅膠環(huán)套設(shè)在球囊的最大外徑處。

優(yōu)選地，軟體硅膠外殼的外形形成波紋管狀。

優(yōu)選地，氣囊部件通過(guò)硅膠固定件被緊固連接在軟體硅膠外殼的內(nèi)側(cè)壁上。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：

本發(fā)明可以除驅(qū)動(dòng)裝置外均使用軟質(zhì)硅膠制成，能夠根據(jù)環(huán)境狀況，通過(guò)單片機(jī)控制氣泵對(duì)多根氣囊的充抽氣，使整體進(jìn)行彎曲收縮，特別是用于醫(yī)療方面時(shí)，能減少與外部擠壓受力的情況。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯：

圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)概略圖。

圖2是圖1中2部件的放大圖。

圖3是圖1的縱剖面視圖。

圖4是氣囊伸縮以帶動(dòng)機(jī)械臂彎曲的示意圖。

圖中：

1-軟體硅膠外殼；2-氣囊部件；3-氣管；4-底座部件；5-硅膠固定件；6-硅膠環(huán)；7-球囊；8-球囊氣道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變化和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供的氣控氣囊式軟體機(jī)械臂，其能夠通過(guò)其內(nèi)部氣囊部件2的充抽氣來(lái)改變主體的形狀，從而能輕松避開環(huán)境中的障礙以到達(dá)指定位置進(jìn)行相關(guān)操作。機(jī)械臂的氣囊部件2由硅膠固定件5固定在機(jī)械臂軟體硅膠外殼1的內(nèi)側(cè)壁，每根氣囊部件2由10個(gè)球囊7相連組成，每個(gè)球囊7外側(cè)均有一根較粗的硅膠環(huán)6箍著，以使氣囊部件2只能在長(zhǎng)度方向上進(jìn)行伸縮，保證了機(jī)械臂良好的可重復(fù)收縮能力；相鄰的球囊7間作了通氣處理，作為球囊氣道8，提供了機(jī)械臂的可彎曲性。通過(guò)氣泵對(duì)軟體硅膠外殼內(nèi)部呈三角形并排排列的氣囊部件2進(jìn)行充氣或抽氣，直接改變氣囊部件2在長(zhǎng)度方向上的形變，即使氣囊部件2進(jìn)行縱向伸縮，進(jìn)而間接地改變軟體機(jī)械臂的彎曲形狀，以適應(yīng)環(huán)境。通過(guò)對(duì)并列的三根氣囊部件2作不同的抽充氣處理，能使整個(gè)軟體機(jī)械臂達(dá)到所需的彎曲方向和彎曲程度。

進(jìn)一步地，軟體硅膠外殼是由軟質(zhì)硅膠制成的波紋管，使整個(gè)機(jī)械臂是柔軟材質(zhì)，并且能夠在彎曲的過(guò)程中保持一定的形狀而不會(huì)反彈，且可以給氣囊提供足夠的伸縮空間，滿足整體的靈活性。所述的氣囊部分有兩節(jié)，每一節(jié)有三根氣囊呈三角形并列放置，每根氣囊的一端固定在外殼內(nèi)側(cè)壁上，另一端連接氣管，抽氣充氣可以使氣囊縮短或伸長(zhǎng)。所述的球囊部分，球囊之間相連處作了通氣處理，球囊間接觸面積較小，可以使氣囊整體在縱向伸縮的前提下保證了可彎曲性。所述的球囊部分側(cè)面均有適當(dāng)粗度的硅膠環(huán)進(jìn)行橫向尺度的固定，保證氣囊的整體只能縱向伸縮。所述的氣泵裝置固定在在機(jī)械臂外部平臺(tái)，連接氣管至氣囊，可以隨時(shí)控制氣囊的充放氣。所述的氣囊和外殼的硅膠塊連接能夠保證這個(gè)機(jī)械臂伸縮的重復(fù)性與可控性。

更為具體地，本實(shí)施例提供一種可隨障礙變化形狀的氣控氣囊式軟體機(jī)械臂。如圖1所示，包括：軟體硅膠外殼1，其相當(dāng)于軟體機(jī)械臂的主體部分；氣囊部件2，其為整個(gè)機(jī)械臂形變的核心部件，用硅膠固定其兩端在外殼內(nèi)側(cè)壁上；氣管部件3，其為氣囊提供氣體通道；底座部件4，支撐并固定整個(gè)機(jī)械臂。

氣囊部件2，是由自配硅膠灌注而成，通過(guò)氣管3和氣泵(未圖示)進(jìn)行充氣或抽氣，氣囊部件2上每個(gè)球囊7一側(cè)，均有一個(gè)硅膠環(huán)6，用來(lái)限制球囊7的伸縮方向，即只在氣囊部件2的與硅膠環(huán)垂直的方向上進(jìn)行伸縮，通過(guò)這種控制方式可以實(shí)現(xiàn)氣囊部件2整體的伸長(zhǎng)和縮短。氣囊部件2與軟體硅膠外殼1是通過(guò)將氣囊部件2的頭部和尾部通過(guò)大塊硅膠與軟體硅膠外殼1內(nèi)側(cè)壁粘連進(jìn)行連接和固定。并列的三根氣囊部件2在軟體硅膠外殼1中呈等邊三角形分布，每根氣囊部件2分別由不同的氣泵進(jìn)行控制，這樣可通過(guò)氣囊部件2的伸縮來(lái)帶動(dòng)整個(gè)機(jī)械臂的伸縮與彎曲。另外球囊7之間作了通氣的設(shè)計(jì)，相鄰球囊7之間打通作為球囊氣道8，這樣即可保證一根氣囊部件2內(nèi)部氣壓相通可控，又能在機(jī)械臂彎曲的情況下能跟著小幅彎曲，以免內(nèi)部互相擠壓沖突。

在遇到需要避開障礙的情況時(shí)，通過(guò)氣管3對(duì)與期望行進(jìn)方向相對(duì)的兩個(gè)前端氣囊部件2進(jìn)行充氣，被充氣的兩個(gè)氣囊部件因?yàn)榍蚰?縱向膨脹而伸長(zhǎng)，但未被充氣的同層的另一氣囊部件則因?yàn)闆](méi)有受到充氣而不改變當(dāng)前的伸長(zhǎng)，于是機(jī)械臂的軟體硅膠外殼1向未被充氣的氣囊一方彎曲，表現(xiàn)為改變當(dāng)前行進(jìn)方向切入期望行進(jìn)方向，實(shí)現(xiàn)避開障礙物。如果障礙物尺寸較機(jī)械臂大，那么則需要在機(jī)械臂前端隨障礙物形狀變化并繞過(guò)障礙物之后，對(duì)機(jī)械臂后部的三根氣囊實(shí)現(xiàn)類似的操作。

氣管3也隨著氣囊部件2被硅膠固定在軟體硅膠外殼1以及底座部件4上。

為了能夠盡可能不影響障礙物體的位置和形態(tài)，本發(fā)明提供的氣控氣囊式軟體機(jī)械臂因其獨(dú)特外殼結(jié)構(gòu)軟體硅膠外殼和控制方式氣控而具有的本體可形變性，本體形變可控性，本體形變及時(shí)性以及運(yùn)動(dòng)靈活性，能夠有效并及時(shí)隨障礙變化形狀從而有效實(shí)現(xiàn)在躲避障礙的同時(shí)盡可能減小對(duì)障礙本身位置的影響或產(chǎn)生擠壓形變。

下面，結(jié)合上述機(jī)械臂裝置，對(duì)其可實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行說(shuō)明。

本實(shí)施例提供的一種功能是到達(dá)指定位置。如果指定位置在機(jī)械臂頭部的正前端，可以通過(guò)對(duì)前后端兩層氣囊部件2通過(guò)氣管3進(jìn)行同程度的充氣，球囊7縱向膨脹使得軟體硅膠外殼1伸長(zhǎng)從而機(jī)械臂的頭部能夠到達(dá)指定位置。如果指定位置在機(jī)械臂的側(cè)面，則需要通過(guò)對(duì)機(jī)械臂前端的2根氣囊部件2通過(guò)氣管部件3進(jìn)行充氣，另一根氣囊保持一定程度進(jìn)行抽氣，從而使得兩根充氣的氣囊縱向膨脹，能夠向著另一根氣囊的方向彎曲，從而到達(dá)指定位置。氣囊伸縮以帶動(dòng)機(jī)械臂彎曲如圖4所示。

本實(shí)施例提供的另一種功能是通過(guò)增加機(jī)械臂前端頭部的部件實(shí)現(xiàn)更多擴(kuò)展功能。根據(jù)實(shí)施例提供的功能到達(dá)指定位置?？梢愿鶕?jù)需要在機(jī)械臂前端頭部加上某些部件后對(duì)指定位置實(shí)現(xiàn)特定操作。如在機(jī)械臂前端加攝像頭可以到達(dá)指定位置仔細(xì)觀察該部位實(shí)時(shí)情況；加上可加熱金屬對(duì)指定部位進(jìn)行燒除操作等。

以上對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變化或修改，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例和實(shí)施例中的特征可以任意相互組合。