[发明专利]一种气动柔性执行器

说明书

本发明公开了一种气动柔性执行器，包括移动螺母、硅胶软管、电刷、导电硅胶和尼龙小球，硅胶软管内设置有两个尼龙小球，两个尼龙小球的直径大于硅胶软管的直径，硅胶软管上相对设置有两条导电硅胶，移动螺母包括螺母支架、四个滚动轴承和两个电刷，螺母支架套设于硅胶软管上，且位于两个凸起之间，螺母支架的内侧轴向安装四个滚动轴承，滚动轴承之间的内切圆直径小于尼龙小球直径；两个电刷安装于螺母支架的内侧，两个电刷分别与两条导电硅胶接触设置；本发明中的气动柔性执行器，在保证一定移动速度和稳定性的同时，结构更加简单，材料易得、具有较高的移动精度而且能够实现定位、自锁等功能。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，特别是涉及一种气动柔性执行器。

背景技术

目前，在许多领域中对于使用机器人在狭窄的空间中进行探测搜索的需求日益提高。例如近年来地震和海啸等自然灾害频发，在灾区救援工作中，往往需要开发救援机器人来探测倒塌的房屋内部和瓦砾下是否存在伤员并辅助进行救援；还有医学领域的内窥镜机器人和工业领域的管道检测机器人等，均需要对不同种类的狭窄空间进行探测。相比于传统的刚性移动机器人，气动的柔性机器人更加适合这种工作，因为气动的柔性机构往往比电动的刚性机构更加灵活。并且相比于其他驱动方式，气动驱动更容易设计体积更小的结构，因为空气可以通过狭窄的缝隙，同时也易于密封。

近年来出现的气动柔性执行器在速度、冲程和稳定性方面有着长足的进步。它们大多都依靠充气软管的变形张力驱动外部滚轮运动，结构复杂、移动精度较低而且驱动力受管道材料限制较大，对材料的制备技术水平要求较高；同时功能也较为单一，不具备定位以及自锁等特点以应付一些较为复杂的管道探测。

基于上述问题，设计一种不同结构的气动柔性执行器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动柔性执行器，以解决上述现有技术存在的问题，在保证一定移动速度和稳定性的同时，结构更加简单，材料易得、具有较高的移动精度而且能够实现定位、自锁等功能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种气动柔性执行器，包括移动螺母、硅胶软管、电刷、导电硅胶和尼龙小球，所述硅胶软管内设置有两个所述尼龙小球，两个所述尼龙小球的直径大于所述硅胶软管的直径，使所述硅胶软管上出现两个凸起，两个所述尼龙小球通过连接件连接，所述硅胶软管上相对设置有两条导电硅胶，所述移动螺母包括螺母支架、四个滚动轴承和两个电刷，所述螺母支架套设于所述硅胶软管上，且位于两个凸起之间，所述螺母支架的内侧轴向安装四个横向设置的所述滚动轴承，各所述滚动轴承均通过连接轴与所述螺母支架连接，四个所述滚动轴承的转动面与所述硅胶软管的管壁相对，所述滚动轴承之间的内切圆直径小于尼龙小球直径；两个所述电刷安装于所述螺母支架的内侧，两个所述电刷分别与两条所述导电硅胶接触设置。

优选地，所述螺母支架包括两个通过螺栓连接的对称的两部分，所述螺母支架整体为圆盘结构，圆盘结构的中心设置圆孔，沿着所述圆孔周向设置有四个矩形安装槽，每个所述矩形安装槽的两侧设置夹持孔，每个所述矩形安装槽内安装有一个所述滚动轴承，所述滚动轴承安装在连接轴上，所述连接轴的两端夹持在所述夹持孔内。

优选地，两个所述电刷对称设置于所述螺母支架的圆孔的孔壁上，所述电刷始终与导电硅胶进行接触构成闭合回路。

优选地，两条所述导电硅胶在所述硅胶软管上对称设置。

优选地，两个所述尼龙小球通过细绳连接，所述细绳沿硅胶软管中心线连接两尼龙小球。

本发明相对于现有技术取得了以下有益技术效果：

1、本发明提供的气动柔性执行器，采用气体推动尼龙小球，小球带动移动螺母的传动方式，操作控制更加简洁。