[发明专利]一种基于气动软体致动器的软体抓手及其制造方法

权利要求书

1.一种基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，包括底座及至少一个抓手指，所述抓手手指是气动软体致动器，所述气动软体致动器为螺线构型，其极坐标方程式和笛卡尔坐标方程式的关系如下式所示：

其中φ角为螺线角度；r为螺线半径，不同螺线类型，r与φ之间的函数关系不同；x和y分别为相应的笛卡尔坐标系下坐标值。

2.如权利要求1所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，所述气动软体致动器为圆形、阿基米德螺线和对数螺线三种螺线中的一种，其中，阿基米德螺线的极坐标方程式为：

r＝R₀+C₀φ

其中，R0为螺线起点与极坐标原点的距离；C0为螺线半径r随螺线角度变化的速率；对于确定的螺线构型，螺线的极坐标方程表达式唯一，此时R0和C0均为常系数；

圆形为阿基米德螺线的一种，其极坐标方程式为：

r＝R₀+C₀φ，C₀＝0

对数螺线的极坐标方程式为：

3.如权利要求1所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，致动器的基体由超弹性材料制作成形，基体内部有一个充气气腔。

4.如权利要求3所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，基体横截面与气腔横截面是如下形状中的一种：圆形截面、半圆形截面、方形截面、矩形截面。

5.如权利要求3所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，利用输入的气压作为驱动，实现展开运动；气压越大其曲率越小，曲率减小到0之后可以实现负曲率展开运动。

6.如权利要求3所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，基体外侧粘贴有应变限制层，用于限制轴向的伸展运动并且增强展开运动。

7.如权利要求3所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，基体末端密封阻塞头用于堵塞气腔，防止漏气。

8.如权利要求6所述的基于气动软体致动器的软体抓手，其特征在于，制造致动器基体的材料包括如下材料之一：树脂材料、橡胶材料、硅胶材料，硬度小于等于50A；螺线型致动器的外侧应变限制层由弹性材料制作。

9.一种基于气动软体致动器的软体抓手制造方法，用于制造如权利要求1-8中任一项所述的气动软体致动器，其特征在于，包括如下步骤：

S1、根据螺线的数学表达式，设计单个螺线型致动器；

S2、根据抓手工作范围选择致动器弧长长度；

S3、将抓手手指组装于底座上，形成所述基于气动软体致动器的软体抓手；

其中，步骤S1中，设计单个螺线型致动器包括如下步骤：

S11、制造致动器的基体；

S12、选择应变限制层材料，裁剪应变限制层；

S13、将应变限制层均匀地粘贴在致动器外侧表面，将密封阻塞头粘贴在致动器末端。

10.如权利要求9所述的基于气动软体致动器的软体抓手制造方法，其特征在于，步骤S11包括如下步骤：

首先组装模具，包括底槽、中间弯曲杆和末端端盖；然后注入超弹性材料；在上表面覆盖钢板使得基体壁厚均匀平整，并在室温下等待其固化；在步骤S2中还包括：在应变限制层上等间距的刻画若干形状刻度线。