一種具有混合動(dòng)力源的三自由度柔順驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及柔性驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種具有混合動(dòng)力源的三自由度柔順驅(qū)動(dòng)器。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們對(duì)機(jī)器人的能力要求以及工作場(chǎng)合的要求越來越高。柔性機(jī)器人在近年來得到了快速的發(fā)展。相比于傳統(tǒng)的剛性機(jī)器人，柔性機(jī)器人具有高靈活性，高柔韌性等優(yōu)勢(shì)，可以在各種復(fù)雜危險(xiǎn)的環(huán)境和人機(jī)共融的環(huán)境中進(jìn)行工作。最近10年，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相繼實(shí)施了多項(xiàng)關(guān)于柔性軟體機(jī)器人的重大科研項(xiàng)目，從仿蛇形機(jī)器人到仿象鼻機(jī)器人，再到仿章魚機(jī)器人，柔性機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)越來越“軟”，因此迫切需要開發(fā)相應(yīng)的柔順驅(qū)動(dòng)器。
[0003]現(xiàn)有的柔順驅(qū)動(dòng)方式有記憶合金絲驅(qū)動(dòng)、絲驅(qū)動(dòng)、人工氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)以及電聚合物驅(qū)動(dòng)等等。每一種驅(qū)動(dòng)方式均有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn):記憶合金驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)輕巧，但輸出力較小，冷卻時(shí)間較長(zhǎng)，動(dòng)態(tài)性能不佳；絲驅(qū)動(dòng)控制精確，但是絲本身不能承受壓力，需要額外的支撐結(jié)構(gòu)，難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)彎曲和伸縮運(yùn)動(dòng)；人工氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)器承載能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好，但是控制精度，尤其是低壓情況下的控制精度較差，存在死區(qū)、遲滯等非線性因素；電聚合物驅(qū)動(dòng)器響應(yīng)快，但是輸出行程和力非常有限。目前尚無一種柔性驅(qū)動(dòng)器可以完全滿足高精度、高承載、大行程、快速響應(yīng)等多樣化的工程需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有混合動(dòng)力源的三自由度柔順驅(qū)動(dòng)器，本實(shí)用新型是在以往人工氣動(dòng)肌肉驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上增加了絲驅(qū)動(dòng)，綜合了人工氣動(dòng)肌肉的高承載和絲驅(qū)動(dòng)的高精度性能，且絲是放置在人工氣動(dòng)肌肉內(nèi)部，在不改變體積的情況下提高了控制精度；此外，本實(shí)用新型改進(jìn)了傳統(tǒng)人工氣動(dòng)肌肉的結(jié)構(gòu)，在硅膠管內(nèi)部設(shè)置了一根彈簧，提高了人工氣動(dòng)肌肉在低氣壓條件下的剛度，使得其在在運(yùn)動(dòng)過程中更容易控制，且在氣壓撤除后能夠自動(dòng)恢復(fù)到初始的直線狀態(tài)，完全滿足高精度、高承載、大行程、快速響應(yīng)等多樣化的工程需求。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]—種具有混合動(dòng)力源的三自由度柔順驅(qū)動(dòng)器，由并聯(lián)設(shè)置的三根人工氣動(dòng)肌肉A、人工氣動(dòng)肌肉B、人工氣動(dòng)肌肉C，第一端蓋(4)、第二端蓋和中央固定盤組成，其特征在于，人工氣動(dòng)肌肉A、人工氣動(dòng)肌肉B和人工氣動(dòng)肌肉C均由內(nèi)置有彈簧的硅膠管構(gòu)成，所述硅膠管的外部覆蓋有尼龍編織套用以防止硅膠管充氣后過度膨脹，所述硅膠管的兩端分別設(shè)置有伸入硅膠管內(nèi)的第一端頭和第二端頭，所述第二端頭上設(shè)置有充放氣接頭，所述硅膠管內(nèi)還設(shè)置有鋼絲和用于將鋼絲限制在硅膠管管道中軸線的限制片，所述限制片等間距的排列設(shè)置有至少三個(gè)；所述鋼絲的一端固定連接于第一端頭，另一端通過第二端頭后分別穿出人工氣動(dòng)肌肉A、人工氣動(dòng)肌肉B和人工氣動(dòng)肌肉C，所述第二端頭與鋼絲之間設(shè)置有橡膠塞用于密封，橡膠塞外還設(shè)置有密封端蓋。
[0007]所述第二端頭內(nèi)設(shè)置有走絲通道和用于放置橡膠塞的梯形槽。
[0008]所述第一端頭和第二端頭伸入硅膠管內(nèi)部的一端均設(shè)置有用于與彈簧相連接的螺旋槽。
[0009]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案所帶來的有益效果是:
[0010]1.本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)器由并聯(lián)布置的三根人工氣動(dòng)肌肉，端蓋和中央固定盤組成，通過對(duì)任意單根或多根人工氣動(dòng)肌肉充放氣，可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器任意方向彎曲和軸向伸縮等運(yùn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)器整體為柔性結(jié)構(gòu)，在彎、扭作用下具有自回中能力，通過氣壓產(chǎn)生力輸出和初級(jí)位置控制，通過絲驅(qū)動(dòng)的微調(diào)實(shí)現(xiàn)精確位置控制。
[0011 ] 2.通過在人工氣動(dòng)肌肉內(nèi)部設(shè)置鋼絲進(jìn)行絲驅(qū)動(dòng)和內(nèi)置有彈簧的硅膠管裝置，通過絲驅(qū)動(dòng)的微調(diào)實(shí)現(xiàn)精確位置控制，利用硅膠本身的彈性保護(hù)并限制彈簧的拉伸運(yùn)動(dòng)。相比于傳統(tǒng)人工氣動(dòng)肌肉中使用的普通硅膠管，具有內(nèi)置彈簧的硅膠管的剛度增強(qiáng)，改善了低氣壓情況下的控制精度，且在彎、扭力矩撤除后能夠自行回中，具有極好的自恢復(fù)能力，提高了人工氣動(dòng)肌肉在低氣壓條件下的剛度，使得其在在運(yùn)動(dòng)過程中更容易控制，且在氣壓撤除后能夠自動(dòng)恢復(fù)到初始的直線狀態(tài)，克服了傳統(tǒng)氣動(dòng)肌肉控制精度低(尤其是低氣壓情況下)及放氣后無法定位的缺點(diǎn)，提高了整體驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定性及可控性，且不增加驅(qū)動(dòng)器尺寸。
[0012]3.本實(shí)用新型硅膠管的兩端設(shè)置有端頭，其中一側(cè)端頭上設(shè)置有充放氣接頭，鋼絲通過該側(cè)端頭后穿出人工氣動(dòng)肌肉，該側(cè)端頭內(nèi)還設(shè)置有走絲通道和梯形槽，梯形槽內(nèi)設(shè)置有橡膠塞用于密封，橡膠塞外還設(shè)置有密封端蓋；這些設(shè)置具有以下作用:第一將硅膠管堵死以向里面充氣；第二，由空氣壓縮機(jī)、氣瓶提供氣源，通過充放氣接頭進(jìn)入硅膠管內(nèi)部；第三，橡膠塞在保證鋼絲能夠自由運(yùn)動(dòng)的同時(shí)也起到了密封的作用。此外為了保證鋼絲始終與硅膠管的中軸共線，在硅膠管內(nèi)的鋼絲上固定連接有限制片，其直徑略小于硅膠管的內(nèi)徑，因此不影響絲的正常軸向運(yùn)動(dòng)。
[0013]4.本實(shí)用新型在人工氣動(dòng)肌肉內(nèi)的硅膠管內(nèi)等間距的排列設(shè)置有限制片，其作用是保證鋼絲在運(yùn)動(dòng)過程中不發(fā)生偏移，使絲驅(qū)動(dòng)和氣壓驅(qū)動(dòng)的作用力基本共線，避免力偏移導(dǎo)致的控制誤差，控制精度高，穩(wěn)定可靠。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生彎曲運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型驅(qū)動(dòng)器中人工氣動(dòng)肌肉的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖標(biāo)記:1_人工氣動(dòng)肌肉A 2-人工氣動(dòng)肌肉B 3-人工氣動(dòng)肌肉C 4_第一端蓋5-第二端蓋6-中央固定盤7-彈簧8-硅膠管9-尼龍編織套10-第一端頭11-第二端頭12-充放氣接頭13-鋼絲14-限制片15-橡膠塞16-密封端蓋
【具體實(shí)