[发明专利]一种基于新型变刚度结构的刚软耦合气动驱动器及其制作工艺

说明书

本发明提出一种新型变刚度结构，并且基于这种新型变刚度结构提供一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，该制作方法由几部分组成：制作蜡模、制作气动驱动器、贴非应变层并缠绕纤维丝、制作新型变刚度结构和制作皮肤层；制作出的刚软耦合气动驱动器的基本功能为：第一种不拉纤维绳，刚软耦合气动驱动器是软的状态，向刚软耦合气动驱动器气腔加压后输出力较小，第二种拉纤维绳，刚软耦合气动驱动器是硬的状态，向刚软耦合气动驱动器气腔加压后输出力较大。

技术领域

本发明属于灵巧手技术领域，设计一种刚软耦合灵巧手的一根手指(即刚软耦合气动驱动器)与制作方法

背景技术

灵巧手是一种协助人抓取物品的机械装置，早期研发的是刚性机械手，在工厂中帮助工人搬运大型的重物，后来根据医疗需求研发出了软体灵巧手，可以帮助行动不便的人抓取物品，现在基于软体灵巧手发明一种可以改变自身刚度的灵巧手来抓取不同重量范围的物品。刚软耦合气动驱动器凭借纤维线的拉力不同和充气气压不同而改变输出力。刚软耦合气动驱动器的设计和制作存在几个难点：

(1)常见的材料和结构都是固定刚度的，通过固定刚度的材料来设计一种新型变刚度结构较困难；

(2)常见国内外制作气动驱动器的方法成功率低，如何增加制作的成功率很困难；

综上所述，目前还没有一种可以可变刚度的气动驱动器和成功率较高的制作方法。因此，本发明设计一种新型变刚度结构，并提供一种刚软耦合气动驱动器的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型变刚度结构，并提供一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，以解决上述背景技术中提到的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，所述的刚软耦合气动驱动器包括气动驱动器、非应变层、纤维丝、新型变刚度结构和皮肤层，所述刚软耦合气动驱动器的制作方法包括以下步骤：

(1)制作蜡模：将工业铸造蜡加热熔化，将一根方形碳纤维棒插在蜡模容器中心，将熔化的蜡倒入蜡模容器中，待蜡完全冷却固化后取出，形成蜡模；

(2)制作气动驱动器：将硅橡胶按一定比例配比倒入内芯制作容器搅拌均匀，在蜡模的碳纤维棒上用热熔胶枪固定一个连接件，再将所述部分由碳纤维棒定位后固定在内芯制作模具上，将安装好的内芯制作模具缓慢插进带有硅橡胶的内芯制作容器，硅橡胶按照设计将从内芯制作模具主体的进气孔进入，从内芯制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将内芯制作容器拆开，去除内芯制作容器外的硅橡胶，再将内芯制作模具拆开修建，即得到内部有蜡模的气动驱动器；

(3)贴非应变层并缠绕纤维丝：将制作好的带蜡模的气动驱动器平面一侧贴上非应变层，并用纤维丝将非应变层和带有蜡模的气动驱动器缠绕在一起；

(4)制作新型变刚度结构：将耐高温尼龙粒子用纤维线串在一起，抵住带有圆柱凸台的一个粒子，拉紧纤维线，使用浸蘸法将耐高温尼龙粒子外部附上一层薄蜡，将制作好的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器滴蜡连在一起；

(5)制作皮肤层：将硅橡胶按一定比例配比倒入皮肤制作容器搅拌均匀，将所述的连在一起的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器靠所述对的方形碳纤维棒固定在皮肤制作模具的帽子上，下端由所述的气动驱动器定位在皮肤制作模具的主体上，将安装好的皮肤制作模具缓慢插入装有硅橡胶的皮肤制作容器，硅橡胶按照设计将从皮肤制作模具主体的进气孔进入，从皮肤制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将皮肤制作容器拆开，去除皮肤制作容器外的硅橡胶，再将皮肤制作模具拆开修建，将拆出的部分高温中从连接件和带圆柱凸台的耐高温尼龙粒子孔中排蜡，完成一个新型变刚度结构的刚软耦合气动驱动器的制作。

作为本发明进一步的方案：所述的工业铸造蜡加热熔化，其特征在于：温度120℃，时间10分钟以上。