[发明专利]用于弯曲运动的柔性驱动装置

说明书

本发明提供一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，包括：柔性管，该柔性管包括第一端和第二端；编织网套，该编织网套被布置在柔性管的外侧，且包括第一端和第二端；第一端部连接组件，该第一端部连接组件与柔性管的第一端和编织网套的第一端固定连接，第一端部连接组件设有与柔性管的内部连通的通孔；第二端部连接组件，该第二端部连接组件与柔性管的第二端和编织网套的第二端固定连接，第二端部连接组件密闭柔性管的第二端；其中，该驱动装置还包括至少一个柔性约束件，柔性约束件包括第一端和第二端，第一端部连接组件与柔性约束件的第一端固定连接，第二端部连接组件与柔性约束件的第二端固定连接。本发明的柔性驱动装置结构简单、控制方便且精确。

技术领域

本发明涉及机械手领域，尤其涉及一种用于弯曲运动的柔性驱动装置。

背景技术

众所周知，在机械手的运动操作中，弯曲运动是机械手运动中的一种基本运动形式。传统的刚性机械手一般采用刚性驱动机构来实现弯曲运动，例如，多连杆结构，这需要复杂的机械结构和传感控制系统来完成工作任务、适应工作环境并避免在与人员互动中造成意外伤害。与之相比较，柔性驱动机构则由于自身的结构简单、灵活性高、柔顺性好的特点在机械手领域，特别是在与人员互动较为频繁的应用中展示出了巨大的前景和潜力，成为各研究单位和商业机构的焦点。

现有的柔性驱动机构，在各类仿生机器人、柔性机械臂、可穿戴运动辅助装置、医疗康复设备等应用中具有广泛的应用价值，例如，作为气动人工肌肉。基于编织式柔性驱动装置的气动人工肌肉一般采用内部柔性管和外部编织网的结构。当对内部柔性管充气时，内部柔性管因弹性变形而抵靠外部编织网，但由于编织网的编织结构，限制其径向变形或轴向变形，从而带动负载实现类似于生物骨骼肌力学特性的运动方式。然而，这种编织式柔性驱动装置仅能实现推拉运动，并不能实现弯曲运动。另外，基于形状记忆合金、导电聚合物、电/磁致伸缩器等的柔性驱动装置在实现弯曲运动时，往往采用复杂的控制系统和执行机构，因此存在着结构复杂、控制方法复杂和/或控制精度较差的问题。

因此，需要提供一种能够通过简单的结构、精确的控制来实现弯曲运动的柔性驱动装置。

发明内容

本发明的目的就是要克服现有技术中存在的上述缺陷中的至少一种，提出一种改进的用于弯曲运动的柔性驱动装置，该驱动装置能够利用简单的结构显著地提高控制的精度。

为此，根据本发明的一方面，提供了一种用于弯曲运动的柔性驱动装置，所述驱动装置包括：

柔性管，所述柔性管包括第一端和第二端；

编织网套，所述编织网套被布置在所述柔性管的外侧，所述编织网套包括第一端和第二端；

第一端部连接组件，所述第一端部连接组件与所述柔性管的第一端和所述编织网套的第一端固定连接，所述第一端部连接组件设有与所述柔性管的内部连通的通孔；

第二端部连接组件，所述第二端部连接组件与所述柔性管的第二端和所述编织网套的第二端固定连接，所述第二端部连接组件密闭所述柔性管的第二端；

其中，所述驱动装置还包括至少一个柔性约束件，所述柔性约束件包括第一端和第二端，所述第一端部连接组件与所述柔性约束件的第一端固定连接，所述第二端部连接组件与所述柔性约束件的第二端固定连接。

优选地，所述柔性约束件被布置在所述柔性管与所述编织网套之间、所述编织网套外侧或被嵌置在所述柔性管的管壁或所述编织网套的编织结构中。

优选地，所述驱动装置还包括柔性传感器，所述柔性传感器被布置在所述柔性约束件上或所述柔性约束件中。

优选地，所述柔性传感器被配置成将与所述驱动装置的弯曲状态相关联的信号提供给控制系统。

优选地，所述编织网套的编织角介于5°至54°或56°至85°的范围内。