本發(fā)明屬于軟體機(jī)器人，涉及一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)當(dāng)中，主、從動(dòng)部件之間的傳動(dòng)，以及一些部件的鎖定和解鎖常需要離合器來(lái)配合實(shí)現(xiàn)。目前在軟體機(jī)器人領(lǐng)域，軟體機(jī)器人的身軀往往是一體不可拆卸的，從而當(dāng)機(jī)器人的某一肢體被卡住或被重物壓住時(shí)，軟體機(jī)器人無(wú)法通過(guò)“斷肢”逃生。此外，當(dāng)某一軟體機(jī)器人失去動(dòng)力時(shí)，其他軟體機(jī)器人很難對(duì)其進(jìn)行有效連接從而將其拖走。因而，軟體機(jī)器人同樣需要離合器，從而實(shí)現(xiàn)其肢體與身軀之間的接合與分離，或者用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)軟體機(jī)器人之間的接合與分離。傳統(tǒng)的離合器多為金屬材料制成的剛性結(jié)構(gòu)，不僅笨重，而且與軟體機(jī)器人柔性的初衷相背離，因此，開發(fā)適用于軟體機(jī)器人的柔性離合器十分必要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了實(shí)現(xiàn)柔性部件之間或軟體機(jī)器人之間的接合與分離功能，本發(fā)明提出一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，預(yù)先彎折柔性薄膜形成能夠相互嵌合的周期性形狀，而后將其粘附于柔性基底上，柔性薄膜的底部表面與柔性基底表面粘接，組成一個(gè)半離合器，兩個(gè)半離合器組合形成完整離合器。施加外力對(duì)所述半離合器的柔性基底進(jìn)行拉伸，所述柔性基底的拉伸變形帶動(dòng)粘接在其表面的柔性薄膜伸長(zhǎng)變形，倒三角形波形狀變?yōu)榫匦位蛱菪危梢詫?shí)現(xiàn)與另一同樣經(jīng)受拉伸變形的半離合器的分離；釋放外力，柔性基底回縮，帶動(dòng)粘接在其上的柔性薄膜恢復(fù)為拉伸之前的周期性倒三角波形狀，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半離合器的接合。該柔性離合器通過(guò)拉伸和釋放柔性基底來(lái)控制離合器的接合與分離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，靈活性好，可擴(kuò)展性高，適用于軟體機(jī)器人領(lǐng)域中，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)柔性部件或兩個(gè)軟體機(jī)器人之間的接合與分離。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，包括柔性基底、柔性薄膜兩種功能層，自上而下依次為，第一柔性基底1、第一柔性薄膜2、第二柔性薄膜3、第二柔性基底4；第一柔性薄膜2、第二柔性薄膜3預(yù)先彎折成能夠相互嵌合的周期性形狀，第一柔性薄膜2粘接于第一柔性基底1的下表面，組成一個(gè)半離合器；第二柔性薄膜3粘接于第二柔性基底4的上表面，組成另一個(gè)半離合器；兩個(gè)半離合器組合形成完整離合器裝置，通過(guò)對(duì)第一柔性基底1和第二柔性基底4的拉伸變形，實(shí)現(xiàn)第一柔性薄膜2與第二柔性薄膜3的分離；通過(guò)釋放對(duì)第一柔性基底1和第二柔性基底4的拉伸，實(shí)現(xiàn)第一柔性薄膜2與第二柔性薄膜3的接合。

4、通過(guò)調(diào)控第一柔性薄膜2與第二柔性薄膜3的彈性模量、厚度以及周期性形狀的尺寸和數(shù)量調(diào)節(jié)離合器的接合強(qiáng)度。

5、優(yōu)選的，所述第一柔性基底1和第二柔性基底4的拉伸與釋放拉伸采用氣動(dòng)的方式，通過(guò)向含有中空腔室的柔性基底內(nèi)充氣和放氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。

6、優(yōu)選的，所述能夠相互嵌合的周期性形狀為倒三角波或倒梯形。

7、優(yōu)選的，所述第一柔性薄膜2與第二柔性薄膜3采用聚合物材料裁切為矩形形狀并彎折制成。

8、優(yōu)選的，將相同結(jié)構(gòu)的所述柔性離合器裝置進(jìn)行十字交叉排列，實(shí)現(xiàn)三維接合。

9、優(yōu)選的，所述第一柔性薄膜2與第二柔性薄膜3分別通過(guò)粘附材料與第一柔性基底1和第二柔性基底4粘接，所述第一柔性基底1和第二柔性基底4采用硅橡膠制成，硅橡膠柔軟，對(duì)由其制成的中空腔室進(jìn)行充放氣操作，易于實(shí)現(xiàn)伸展和收縮運(yùn)動(dòng)。

10、所述粘附材料為硅膠粘結(jié)劑，能夠?qū)⒌捅砻婺芮页驶瘜W(xué)惰性的硅橡膠與柔性薄膜牢固地粘接。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

12、1.依靠表面屈曲結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)離合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，靈活性好。

13、2.無(wú)需外部動(dòng)力源自行維持接合狀態(tài)，分離時(shí)通過(guò)拉伸柔性基底即可實(shí)現(xiàn)，操作簡(jiǎn)單。

14、3.本發(fā)明可擴(kuò)展能力強(qiáng)，可將同樣的結(jié)構(gòu)進(jìn)行十字交叉排列，實(shí)現(xiàn)雙向接合。

技術(shù)特征：

1.一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，包括柔性基底、柔性薄膜兩種功能層，自上而下依次為，第一柔性基底(1)、第一柔性薄膜(2)、第二柔性薄膜(3)、第二柔性基底(4)；第一柔性薄膜(2)、第二柔性薄膜(3)預(yù)先彎折成能夠相互嵌合的周期性形狀，第一柔性薄膜(2)粘接于第一柔性基底(1)的下表面，組成一個(gè)半離合器；第二柔性薄膜(3)粘接于第二柔性基底(4)的上表面，組成另一個(gè)半離合器；兩個(gè)半離合器組合形成完整離合器裝置，通過(guò)對(duì)第一柔性基底(1)和第二柔性基底(4)的拉伸變形，實(shí)現(xiàn)第一柔性薄膜(2)與第二柔性薄膜(3)的分離；通過(guò)釋放對(duì)第一柔性基底(1)和第二柔性基底(4)的拉伸，實(shí)現(xiàn)第一柔性薄膜(2)與第二柔性薄膜(3)的接合。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，通過(guò)調(diào)控第一柔性薄膜(2)與第二柔性薄膜(3)的厚度以及周期性形狀的尺寸調(diào)節(jié)離合器的接合強(qiáng)度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，所述第一柔性基底1和第二柔性基底4的拉伸與釋放拉伸采用氣動(dòng)的方式，通過(guò)向含有中空腔室的柔性基底內(nèi)充氣和放氣來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，所述能夠相互嵌合的周期性形狀為倒三角波或倒梯形。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，所述第一柔性薄膜(2)與第二柔性薄膜(3)采用聚合物材料裁切為矩形形狀并彎折制成。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，將相同結(jié)構(gòu)的所述柔性離合器裝置進(jìn)行十字交叉排列，實(shí)現(xiàn)三維接合。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，所述第一柔性薄膜(2)與第二柔性薄膜(3)分別通過(guò)粘附材料與第一柔性基底(1)和第二柔性基底(4)粘接，所述第一柔性基底(1)和第二柔性基底(4)采用硅橡膠制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，其特征在于，所述粘附材料為硅膠粘結(jié)劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于表面屈曲的柔性離合器裝置，屬于軟體機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。該柔性離合器裝置包括柔性基底、柔性薄膜兩種功能層。預(yù)先彎折柔性薄膜成能夠相互嵌合的周期性形狀，薄膜底部表面基底表面粘接，組成一個(gè)半離合器。施加外力拉伸所述半離合器的柔性基底，柔性基底的拉伸變形帶動(dòng)粘接在其表面的柔性薄膜伸長(zhǎng)，倒三角形的屈曲形狀變?yōu)榫匦位蛱菪?，?shí)現(xiàn)與另一經(jīng)受拉伸變形的半離合器的分離；釋放外力，柔性基底回縮，帶動(dòng)粘接在其上的柔性薄膜形狀恢復(fù)，離合器重新接合。該柔性離合器裝置通過(guò)拉伸和釋放基底來(lái)控制接合與分離，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，可擴(kuò)展性高，適用于軟體機(jī)器人領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)兩個(gè)柔性部件或兩個(gè)軟體機(jī)器人之間的接合與分離。

技術(shù)研發(fā)人員：朱亮亮,代自潮,楊玉龍,吳威,王彤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19