[发明专利]内充压单向伸缩柔性驱动器

说明书

本发明提供了一种内充压单向伸缩柔性驱动器，包括固定支撑端、活动端头、充气管嘴、密封腔体和纤维增强网，其中，所述的固定支撑端为一圆环状结构，用来支撑或固定柔性驱动器，所述的活动端头为与固定支撑端对应的圆环状结构，端头上开有与被驱动结构连接的连接孔，密封腔体和纤维增强网一端与固定支撑端环状结构的一个端面固定连接，另一端与活动端头环状结构的一个端面固定连接，连接处保持气密性且不变形；所述的充气管嘴从固定支撑端圆环的侧壁引出，伸入密封腔体内部，向密封腔体内充放气体。本发明结构简洁、重量轻、安装使用方便、驱动行程大。

技术领域

本发明涉及柔性驱动器技术领域，具体是一种内充压单向伸缩柔性驱动器。

背景技术

目前电驱动和液压驱动系统的发展已经比较成熟，但在安装空间、安装精度、功率需求、复杂程度等方面都有相应的要求；随着新型材料的发展，利用形状记忆效应、压 电效应、电致伸缩效应以及磁致伸缩效应的新型材料驱动装置相继出现并取得很大进展， 在驱动力、能量密度、变形能力等方面各有特点，也都受到一些限制，比如驱动行程较 小，安装精确度需求较高等。本发明提供一种柔性驱动装置，随着内部压力和体积的变 化，驱动装置的活动端头产生沿轴线方向的伸缩运动，并允许活动端头有一定的平面内 位移和倾斜角的摆动，在被驱动结构或物体的姿态或轨迹有一些偏差时，驱动器可以自 动协调，安装精确度需求较低。

发明内容

本发明为了解决现有技术的问题，提供了一种内充压单向伸缩柔性驱动器，结构简 洁、重量轻、安装使用方便、驱动行程大。

本发明包括固定支撑端、活动端头、充气管嘴、密封腔体和纤维增强网，其中，所述的固定支撑端为一圆环状结构，用来支撑或固定柔性驱动器，所述的活动端头为与固 定支撑端对应的圆环状结构，端头上开有与被驱动结构连接的连接孔，密封腔体和纤维 增强网一端与固定支撑端环状结构的一个端面固定连接，另一端与活动端头环状结构的 一个端面固定连接，连接处保持气密性且不变形；所述的充气管嘴从固定支撑端圆环的 侧壁引出，伸入密封腔体内部，向密封腔体内充放气体。

进一步改进，所述的密封腔体由橡胶类材料制成，纤维增强网夹在橡胶类材料中间。

进一步改进，所述的纤维增强网是由两族对称铺设的纤维材料构成的网状结构，所 用材料包括碳纤维、金属。

进一步改进，所述的驱动器不充压时，密封腔体的形状为扣在一起的碟形，外径D₀， 长度L₀，其腔体纵截面切线与圆周径向夹角为仰角β，固定支撑端和活动端头的环状直径d，则向密封腔体充压，随着压力增大，驱动器沿着轴向伸长， 腔体仰角β逐渐变大，驱动器的形状逐渐变为纺锤形，当仰角为90°时，驱动器变为圆 柱形，随着形状变化，驱动器形成沿轴向的伸缩运动。随着形状变化，驱动器形成沿轴 向的伸缩运动，调节内部压力，可对结构进行驱动控制。

进一步改进，所述的纤维增强网中纤维材料铺设方向与圆周方向的夹角α小于35.26°，夹角越小，驱动行程越大。要得到尽量大的驱动行程及驱动力，驱动器初始 形状下的纤维铺设角应尽量小。此外纤维的铺设还应保证驱动器密封腔体外径最大处纤 维的连续性。网格密度需保证在工作压力时，密封腔体表面不出现明显鼓包或根据腔体 实际大小保证网格空隙面积不超过某一数值。

本发明有益效果在于：

1、该新型单向伸缩柔性驱动器由于其独特的初始形状，可以在提供较大驱动力的同时保证足够的驱动行程；

2、双族对称纤维铺设方式可以保证驱动器变形过程中不会发生扭转变形，保证结构稳定性；

3、被驱动结构或物体的姿态或轨迹存在偏差时，柔性驱动器可以自动协调，安装精确度需求较低；

4、该新型单向伸缩柔性驱动器结构紧凑重量轻，安装使用便捷，适合多种条件下使用。

附图说明