[发明专利]可塑形设备

说明书

本发明公开了一种设备，所述设备可包括主体和第一部分。所述第一部分可联接到所述主体并且能够随所述主体移动。所述第一部分可包括硬化材料和层。所述硬化材料可定位在由包层限定的腔室中，所述包层是由不透气材料形成的。所述腔室内的压力能够在至少较低压力状态与较高压力状态之间变化。在所述较高压力状态下，所述材料是相对柔性的，而在所述较低压力状态下，所述材料可相对地不如在所述较高压力状态下柔性。所述层能够由所述硬化材料操纵。更具体地，当所述腔室内的所述压力处于所述较高压力状态时，所述层可具有第一状态。在所述第一状态下，所述层能够通过目标表面成形以呈现可基本上与所述目标表面匹配的期望形状。当所述腔室内的所述压力处于所述较低压力状态时，所述层可具有第二状态。在所述第二状态下，所述层可维持所述期望形状并且可远不如在所述第一状态下可成形。

技术领域

本文档整体涉及但不以限制的方式涉及可塑形设备和相关方法。更具体地并且非限制性地，本文档涉及被构造成形成为可基本上与目标表面匹配的期望形状的设备，并且然后该设备可保持期望形状以执行用于制造和其他目的的各种应用。

背景技术

一些现有的可塑形设备在不透气包层中采用分立的粒子(即，块状介质)，该分立的粒子通常可相对于彼此自由运动，但当包层的内部压力降低到低于环境压力时，“堵塞”在一起并且抵抗相对运动。块状介质的这种堵塞已经被提议用于多种产品，从婴儿的医疗约束(美国专利4,885,811)到四肢复原(美国专利4,657,003)到手术期间稳定患者(美国专利6,308,353)到机器人端部执行器(美国专利公布2010/0054903)。块状介质堵塞的一个显著的缺点是填充有块状介质的设备需要有较大的体积。因此，块状介质本身不能很好地适用于所有应用。

其他现有装置或系统在较薄形状因数中采用抗弯刚度变化。通过将材料片放在包层中并移除包层中的空气(例如，如在美国专利公布2012/0310126和Ou等人的“jamSheets：Thin Interfaces with Tunable Stiffness Enabled by Layer Jamming，”TEI′14Proceedings of the 8th International Conference on Tangible，Embedded andEmbodied Interaction，pages 65-72，Association for Computing Machinery(ACM)，Feb2014)(“堵塞片材：具有通过层的堵塞启用的可调谐刚度的薄接口”，《TEI′14第八届国际有形嵌入式及实体互动会议论文集》，第65至第72页，美国计算机协会(ACM)，2014年2月)，可实现具有可变抗弯刚度的相对薄的制品。这些制品在未堵塞状态下通过允许多个薄材料层相对于彼此滑动来实现低的抗弯刚度，但具有高的杨氏模量(或拉伸模量)。然而，由于这些单独的层即使在未堵塞状态下也各自具有高的总杨氏模量，并且它们在平面内的一个或多个轴线上基本上连续，因此它们在薄制品的该平面或主表面内不容易延展。由于单独的层缺乏这种延展性，因此这些层的贴合性也受到限制。因此，这些层只能通过生成皱纹、而不是通过平滑连续地呈现任意形状来呈现复杂形状。

所有这些可塑形装置已用于将物体保持就位或用于具有可变程度的刚度。这些装置均未针对任何目的而用于复制表面的轮廓(2D)或复杂的几何形状(3D)。浇铸和模塑已经用于复制表面的形成，但这些技术是永久性的并且不容易从一个表面改变成另一个表面。

概述

本发明人已经认识到，除其他方面以外，多种应用还可受益于具有刚度的材料或装置，该刚度可从第一(柔性)状态变为第二(更为刚性)状态，在该第一状态下，材料可塑形成所需形状，在该第二状态下，可保持或固定为该所需形状。此类应用可包括例如砂磨、填充、修光和模塑。