本發(fā)明屬于氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)：

氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器是近幾年逐漸發(fā)展起來(lái)的一種新型驅(qū)動(dòng)裝置，它利用氣壓驅(qū)動(dòng)，柔順性較好，驅(qū)動(dòng)過(guò)程平穩(wěn)安全，所以特別適合用于醫(yī)療康復(fù)，氣動(dòng)夾持等領(lǐng)域。josephl.mckibben設(shè)計(jì)出了最早的柔性驅(qū)動(dòng)器，被稱(chēng)之為mckibben型pma(pneumaticmuscleactuator)，其由橡膠管和纖維網(wǎng)組成，兩端由金屬挾箍密封。當(dāng)向管中充入氣體時(shí)，橡膠管會(huì)產(chǎn)生徑向膨脹和軸向收縮，用于產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)拉力，但是此種驅(qū)動(dòng)器不能產(chǎn)生彎曲變形，不能用于驅(qū)動(dòng)手腕和手指產(chǎn)生彎曲動(dòng)作。

公開(kāi)號(hào)為cn101863030a的中國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利名稱(chēng)為充氣伸長(zhǎng)型氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器，由扁平狀橡膠軟管和加在管外的加強(qiáng)網(wǎng)套構(gòu)成，軟管主體套在導(dǎo)桿上，向橡膠軟管內(nèi)充氣加壓時(shí)，整體會(huì)產(chǎn)生沿著軸向的膨脹變形，并且變形量較大，從而產(chǎn)生軸向的伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)。這種驅(qū)動(dòng)器具有良好柔順性的直線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，但是其只能產(chǎn)生伸長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)，不能產(chǎn)生彎曲變形。

公開(kāi)號(hào)為cn1562583a的中國(guó)專(zhuān)利，專(zhuān)利名稱(chēng)為氣動(dòng)柔性彎曲關(guān)節(jié)，包括端蓋、橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的螺旋鋼絲，橡膠管兩端與兩個(gè)端蓋密封連接，在橡膠管一側(cè)的管壁中嵌入約束鋼絲，且約束鋼絲與螺旋鋼絲的每一匝纏繞；通入一定壓力的氣體時(shí)，由于橡膠管一側(cè)嵌入的約束鋼絲限制此處的伸長(zhǎng)變形，而螺旋鋼絲又限制橡膠管的徑向變形，于是驅(qū)動(dòng)器整體朝著嵌入約束鋼絲這一側(cè)彎曲。這種驅(qū)動(dòng)器體積較大，剛性較大，不適合用于康復(fù)領(lǐng)域。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，解決現(xiàn)有驅(qū)動(dòng)器無(wú)法產(chǎn)生彎曲變形或彎曲變形較小而不適合用于康復(fù)手腕、手指等關(guān)節(jié)的醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域的問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：

一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，包括前端端蓋、末端端蓋、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)、底層、箍，繩、軟管；

所述前端端蓋和末端端蓋分別位于波紋狀結(jié)構(gòu)的兩端，底層位于波紋狀結(jié)構(gòu)的下端；前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)、底層一起構(gòu)成內(nèi)部為波紋狀的腔體結(jié)構(gòu)；所述箍為半圓形結(jié)構(gòu)，箍套在波紋狀結(jié)構(gòu)的波峰位置和底層的外部；所述繩安裝在位于底層下端的兩端，且繩的長(zhǎng)度方向與波紋狀結(jié)構(gòu)的軸向方向一致；軟管安裝于前端端蓋處，與波紋狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部腔體相連通；所述前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)的材料均為彈性材料。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器具有良好柔順性，與人體具有良好的親和性；體積小，具備可穿戴性，特別適合于諸如康復(fù)手腕、手指等關(guān)節(jié)的醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。

(2)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行多次的彎曲性能和力學(xué)性能試驗(yàn)，其承壓能力強(qiáng)，末端輸出力大。

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明氣動(dòng)加箍型柔性驅(qū)動(dòng)器的軸測(cè)圖。

圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器的主剖視圖和俯視圖。

圖3為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器的箍的局部放大圖。

圖4為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)器康復(fù)手指應(yīng)用實(shí)例示意圖。

具體實(shí)施方式

為了說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案及技術(shù)目的，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的介紹。

結(jié)合圖1-圖3，本發(fā)明的一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，包括前端端蓋4、末端端蓋1、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3、底層7、箍2，繩6、軟管5；

所述前端端蓋4和末端端蓋1分別位于波紋狀結(jié)構(gòu)3的兩端，底層7位于波紋狀結(jié)構(gòu)3的下端；前端端蓋4、末端端蓋1、波紋狀結(jié)構(gòu)3、底層7一起構(gòu)成內(nèi)部為波紋狀的腔體結(jié)構(gòu)；所述箍2為半圓形結(jié)構(gòu)，箍2套在波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置和底層7的外部；所述繩6安裝在位于底層7下端的兩端，且繩6的長(zhǎng)度方向與波紋狀結(jié)構(gòu)3的軸向方向一致；軟管5安裝于前端端蓋4處，與波紋狀結(jié)構(gòu)3的內(nèi)部腔體相連通，用于對(duì)腔體內(nèi)部進(jìn)行充氣。所述前端端蓋4、末端端蓋1、波紋狀結(jié)構(gòu)3的材料均為可發(fā)生彈性變形的彈性材料。

進(jìn)一步的，所述箍2上端內(nèi)部設(shè)有弧形槽21，弧形槽21用于卡住波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置，避免箍2從波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰位置脫離。

進(jìn)一步的，所述箍2下端兩側(cè)分別設(shè)有定位槽22，繩6穿過(guò)定位槽22，定位槽22用于對(duì)底層7下端的細(xì)繩6進(jìn)行定位。

進(jìn)一步的，所述波紋狀結(jié)構(gòu)3的波峰至少為3個(gè)，可實(shí)現(xiàn)單個(gè)關(guān)節(jié)的彎曲驅(qū)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述繩6在拉伸力下不可伸長(zhǎng)，如鐵絲繩、鋼絲繩、尼龍繩。

進(jìn)一步的，所述箍2的下端固定彎曲傳感器8，用于反饋驅(qū)動(dòng)器彎曲過(guò)程中的彎曲角度值。

進(jìn)一步的，所述末端端蓋1下端固定有壓力傳感器9，用于反饋驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)過(guò)程中末端輸出力的大小。

所述前端端蓋4、末端端蓋1、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3的材料為硅橡膠、橡膠或復(fù)合材料；優(yōu)選的，所述前端端蓋4、末端端蓋1、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3的材料均為硅橡膠，硬度shorea20-a40，優(yōu)點(diǎn)具有一定的彈性，延伸性和承壓能力。

所述前端端蓋4、末端端蓋1、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3一體澆注而成，再與底層7一體澆注，形成最終的腔體結(jié)構(gòu)，密封性能良好。

所述箍2與底層7、繩6均用粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)。

結(jié)合圖4，工作時(shí)，通過(guò)軟管5給驅(qū)動(dòng)器腔體加入一定壓力的氣體，驅(qū)動(dòng)器上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)3拉伸變形大，底層7最下側(cè)由于有繩6約束，不產(chǎn)生伸長(zhǎng)，于是上側(cè)變形大，下側(cè)變形小，驅(qū)動(dòng)器整體產(chǎn)生彎曲變形，同時(shí)彎曲傳感器8輸出彎曲角度值，壓力傳感器9輸出末端輸出力的值；將本發(fā)明應(yīng)用于可穿戴式手部助力康復(fù)裝置中，該手部助力康復(fù)裝置主要由可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)手套以及一些加固件組成(如10為泡沫膠帶)，驅(qū)動(dòng)裝置為本發(fā)明可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，充氣加壓帶動(dòng)手指做彎曲運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)試當(dāng)輸入壓力為200kpa時(shí)，驅(qū)動(dòng)器可以使手指完全彎曲，此時(shí)驅(qū)動(dòng)器末端輸出力在2.5～3n，驅(qū)動(dòng)器在康復(fù)的過(guò)程中，可以根據(jù)傳感器反饋的數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)輸入壓力，使得手指康復(fù)過(guò)程更為有效，安全及平穩(wěn)。由于本發(fā)明所述的柔性驅(qū)動(dòng)器具有良好的柔順性，可有效避免由于施力不當(dāng)對(duì)手指產(chǎn)生過(guò)度彎曲從而造成的關(guān)節(jié)二次損傷。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書(shū)所界定者為準(zhǔn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種可穿戴式加箍型氣動(dòng)充氣彎曲柔性驅(qū)動(dòng)器，包括前端端蓋、末端端蓋、上側(cè)波紋狀結(jié)構(gòu)、底層、箍，繩、軟管；所述前端端蓋和末端端蓋分別位于波紋狀結(jié)構(gòu)的兩端，底層位于波紋狀結(jié)構(gòu)的下端；前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)、底層一起構(gòu)成內(nèi)部為波紋狀的腔體結(jié)構(gòu)；所述箍為半圓形結(jié)構(gòu)，箍套在波紋狀結(jié)構(gòu)的波峰位置和底層的外部；所述繩安裝在位于底層下端的兩端，且繩的長(zhǎng)度方向與波紋狀結(jié)構(gòu)的軸向方向一致；軟管安裝于前端端蓋處，與波紋狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部腔體相連通；所述前端端蓋、末端端蓋、波紋狀結(jié)構(gòu)的材料均為彈性材料；本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器具有良好柔順性，承壓能力強(qiáng)，末端輸出力大，特別適合于醫(yī)療康復(fù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：孫中圣;唐威;郭鐘華
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南京理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.19
技術(shù)公布日：2017.08.25