[发明专利]一种气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置

说明书

本发明涉及一种气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置，所述驱动装置包括：柱状本体，其内部为空腔结构；所述柱状本体的一端开口、另一端密封；第一分隔层，其包括：至少三个页面，每个所述页面均包括：第一端；第二端；所有所述页面的所述第一端交汇固定连接，所有所述页面的所述第二端连接在所述空腔结构的内壁上，所述第一分隔层的至少三个所述页面将所述柱状本体的所述空腔结构分隔成至少三个独立的第一腔室；每个所述第一腔室均包括：独立的第一分室和第二分室；所述第一分室和所述第二分室均通过一进气口连通外部，通过进气口向柱状本体充气使其发生形变以及刚度变化，可广泛应用于穿戴式康复或助力设备技术领域。

技术领域

本发明涉及穿戴式康复或助力设备技术领域。更具体地说，本发明涉及一种气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置。

背景技术

可穿戴式康复或助力设备目前多以刚性结构，例如连杆、电机等作为基础。而这些结构将不可避免地增加穿戴者的负重，并存在潜在风险，可能对人体造成不可逆的伤害。以柔性材料为基础的驱动器，例如气动肌肉，在穿戴式设备方面因其固有的顺应性、轻质以及较大的输出力重量比有着明显的优势和广阔的应用前景。然而柔性的特点也制约了此类驱动器的实际应用，目前已有的驱动尚未能兼具灵活多向弯曲功能与较高的刚度，多局限于单一的工作空间。

发明内容

本发明的目的是提供一种气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置，所述驱动装置包括：

柱状本体，其内部为空腔结构；所述柱状本体的一端开口、另一端密封；

第一分隔层，其包括：

至少三个页面，每个所述页面均包括：第一端和第二端；所有所述页面的所述第一端交汇固定连接，所有所述页面的所述第二端连接在所述空腔结构的内壁上，所述第一分隔层的至少三个所述页面将所述柱状本体的所述空腔结构分隔成至少三个独立的第一腔室；每个所述第一腔室均包括：第二分隔层，其两端对应连接在所述第一腔室相邻的一对所述页面的侧壁上，将所述第一腔室分割成独立的第一分室和第二分室；

其中，所述第一分室远离所述柱状本体的中心，并且所述第一分室的空间小于所述第二分室，所述第一分室和所述第二分室均通过一进气口连通外部。

优选地，所述第二分隔层为具有连续性不规则平面的结构形状构成。

优选地，所述柱状本体均为可塑性材料制备。

优选地，所述第二分室远离所述第二分隔层的内表面设置有第一束缚层。

优选地，所述柱状本体的外表面贴合设置有一层第二束缚层，用于增强所述柱状本体外表面的稳定性。

优选地，所述第二分隔层的结构形状为波浪形状，所述波浪形形状的延伸方向为：自所述进气口端延伸至所述柱状本体远离所述进气口的端部。

优选地，所述可塑性材料为硅胶材料。

优选地，所述第一束缚层为玻璃纤维材料制备。

优选地，所述第一束缚层为纸张材料制备。

优选地，所述第二束缚层为编织网，所述编织网贴合设置在所述柱状本体的外表层。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明的气动驱动可变刚度的全向弯曲驱动装置，考虑到柔性弯曲驱动器目前在刚度以及可弯曲范围方面的局限性，通过并行排列的多腔体以及设计的变刚度气腔，实现多维度弯曲动作，扩展柔性弯曲驱动器工作空间的同时，借助额外气腔改变其刚度以适应更多应用场景。作为可变刚度的多维度弯曲驱动器，大大增加其应用于柔性夹持器、柔性机器人以及康复辅助机器人等领域的潜能；