[发明专利]一种软体驱动器

说明书

本发明提供了一种软体驱动器，包括驱动器本体和包覆于软体驱动器本体外周的束缚层；软体驱动器本体包括由内至外依次叠设的多个弹性层以及封堵于多个弹性层两端的前端盖和后端盖；最外侧弹性层的硬度最大，其余弹性层的硬度由内至外依次递增或相等，在最内侧弹性层的内部形成用于容纳流体的空腔；后端盖为封闭端盖，前端盖上开设有向所述空腔内通入流体的第一通孔；束缚层包覆于最外侧弹性层的部分外侧壁上，为通过在由不可拉伸的弹性材料或弹塑性材料制成的薄片上切割若干个间隔排布的切口后形成的可拉伸薄片，在限制软体驱动器本体膨胀的同时实现其弯曲变形。本发明软体驱动器的输出力大、弯曲变形大且响应频率高，可用于工业和临床医学领域。

技术领域

本发明涉及一种流体驱动的软体驱动器，尤其涉及一种在产生足够弯曲变形的情况下同时产生更大的弯矩力的软体驱动器。属于软体驱动器技术领域。

背景技术

相比于传统的刚性驱动器，具有柔顺性好、自适应性强、灵活性高等特点的软体驱动器，在近几年受到了大量的国内外研究者的关注。通常而言，软体驱动器主要是由与生物有机类似的高顺应性、弹性模量较低的软体材料构成，具体包括硅橡胶、凝胶、介电弹性体、液晶弹性体等。现阶段，软体驱动器的驱动方式有很多种，包括气动驱动、液压驱动、电场驱动、光驱动、化学驱动、温度场驱动等。在这些驱动形式下，软体驱动器能够完成拉伸、扭转、弯曲等变形以实现特定的动作。相比于其它驱动方式，基于流体驱动(液压和气动)的软体驱动器在易碎物体的分拣、神经损伤的患者的康复，以及手术辅助等方面有了初步的应用。目前为止，国内外出现了很多不同的基于流体驱动的软体驱动器，它们拥有着不同的型腔结构和不同形式的束缚层，具体包括：形约束型驱动结构(如Pneu-Net软体结构、球形阵列软体结构、蜂巢气动网络结构、弹性波纹管驱动结构、旋转型气动驱动结构等)、纤维约束型驱动结构、织网约束型驱动结构和颗粒增强型驱动结构等。

现阶段，国内也出现了一些专利对软体驱动器进行了详细地描述，如王丽珍等人发明的“变刚度软体驱动器及使用该驱动器的手部康复训练机器人”(202010090722.6，公开日：2020年06月26日)，陈殿生等人发明的“一种基于新型变刚度结构的刚软耦合气动驱动器”(201810365694.7，公开日：2018年10月09日)，陈文斌等人发明的“一种用于辅助人手四指伸展运动的软体驱动器”(201810259807.5，公开日：2019年11月12日)，王翰飞等人发明的“一种仿鱼骨结构的软体康复手”(201811276358.1，公开日：2019年02月22日)，李育文等人发明的“一种具有硬质外壳强化的软体驱动器”(201910738195.2，公开日：2019年11月26日)等，这些软体驱动器主要是从软体驱动器的制造方式、变形形式的多样性、控制模式等方面出发，但是其驱动器具有弯曲力有限(无法抓取更重的物体，无法在康复训练过程中给患者提供更大的辅助力)，响应频率有限(难以对物体进行快速的分拣)，结构刚度差，与人手的贴合性差等不足之处。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有产品和技术的不足，针对机械手和神经康复的需求，提出了一款输出力大、弯曲变形大、以及响应频率高的软体驱动器，该软体驱动器设计安全、具有一定的刚性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提出的一种软体驱动器，其特征在于，包括驱动器本体和包覆于所述软体驱动器本体外周的束缚层；

所述软体驱动器本体，包括由内至外依次叠设的多个弹性层以及封堵于多个弹性层两端的前端盖和后端盖；最外侧弹性层的硬度最大，其余弹性层的硬度由内至外依次递增或相等，在最内侧弹性层的内部形成用于容纳流体的空腔；所述后端盖为封闭端盖，所述前端盖上开设有向所述空腔内通入流体的第一通孔；

所述束缚层，包覆于最外侧弹性层的部分外侧壁上，为通过在由不可拉伸的弹性材料或弹塑性材料制成的薄片上切割若干个间隔排布的切口后形成的可拉伸薄片，用于在束缚所述软体驱动器本体膨胀的同时能够使软体驱动器本体沿着未被束缚层包覆的外侧壁轴向弯曲，增加所述软体驱动器产生的弯曲力。