[发明专利]气动驱动器、机器人及机器人控制方法

说明书

本申请公开了一种气动驱动器、机器人及机器人控制方法。其中气动驱动器包括：具有第一伸缩方向的弹性腔体，所述弹性腔体具有在第一伸缩方向上相对的第一端和第二端；植入弹性腔体内的约束构件，所述约束构件具有在第一伸缩方向上相对的第一端和第二端；所述约束构件的第一端与所述弹性腔体的第一端配接；所述约束构件的第二端与所述弹性腔体的第二端配接；所述约束构件限制所述弹性腔体的偏离第一伸缩方向的弯曲。约束构件植入弹性腔体内，可以有效的防止弹性腔体在充气伸长过程中遇到阻碍时，发生屈曲现象。

技术领域

本申请涉及气动机器人技术领域，尤其涉及一种气动驱动器、机器人及机器人控制方法。

背景技术

随着自动化控制、工业制造、机器人形态学等方面技术的不断进步,机器人在人类社会中扮演着越来越重要的角色。随着机器人技术的发展，对于机器人结构，特别是机器人驱动结构的灵活性、顺应性也提出了更高的要求。

气动弹性体驱动器(Pneumatic Elastomer Actuator,PEA)使用具有与自然生物相似的弹性材料(如硅橡胶)制造，其除具有气压传动技术所具有的低成本、清洁、安装方便的优点，还具有很好的结构柔顺性、适应性、能量存储/释放和高功率/质量比等优点，是气动及机器人领域的一个新的研究热点。

典型的气动弹性体驱动器应用是美国物理学家提出的McKibben型气动肌肉，其内胆为橡胶管，外层为限制变形纤维编织网套，两端用连接件固定和密封。当从一端充入压缩气体时，内胆逐渐径向膨胀撑起纤维编织网套，径向膨胀力转变为轴向收缩力。McKibben型气动肌肉只能单向收缩，收缩率最大约为40％，而且在使用时需要预留出足够的径向膨胀工作空间。

在气动驱动器工作过程中，一个突出的问题是：当弹性材料在充气伸长过程中遇到阻碍时，容易发生屈曲现象(即结构杆件突然侧向形变并导致结构失稳)，这导致其无法产生大的阻塞力，因此限制了驱动器的能量密度和功率密度。

因此，需要提供一种可以有效防止屈曲现象，提高驱动器的能量密度和功率密度的气动驱动器。

发明内容

本申请实施例提供一种气动驱动器，用以解决气动驱动器容易发生屈曲现象的技术问题。

一种气动驱动器，包括：

具有第一伸缩方向的弹性腔体，所述弹性腔体具有在第一伸缩方向上相对的第一端和第二端；

植入弹性腔体内的约束构件，所述约束构件具有在第一伸缩方向上相对的第一端和第二端；

所述约束构件的第一端与所述弹性腔体的第一端配接；

所述约束构件的第二端与所述弹性腔体的第二端配接；

所述约束构件限制所述弹性腔体的偏离第一伸缩方向的弯曲。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述弹性腔体第一端设有进气单元，所述弹性腔体第二端设有密封单元；

所述进气单元包括进气管和进气盖，所述封闭单元包括封闭盖，所述进气盖和所述封闭盖分别密封连接在所述弹性腔体第一端和第二端；

所述进气盖上设有进气口，以便气体从进气口进入所述弹性腔体；

所述进气管插入所述进气口，并与所述进气口密封连接。

进一步的，在本申请提供的一种优选实施方式中，所述弹性腔体为波纹管弹性软壳；

所述约束构件为伸缩套筒组，所述伸缩套筒组包括至少两个互相嵌套的大套管和小套管以及与之连接的第一限位结构、第二限位结构；

所述大套管一端与所述密封盖连接，另一端与所述第一限位结构连接，所述第一限位结构内径大于所述小套管外径；