[发明专利]流体驱动致动器及其应用

说明书

本文公开了流体驱动致动器100及其应用。在特定的实施例中，流体驱动致动器100包括：弯曲致动器200，其包括第一壁部201、与第一壁部201协作以限定波状致动器轮廓的第二壁部203。该弯曲致动器200还包括设置在第一壁部201与第二壁部203之间并遵循波状致动器轮廓的内部流体囊202。流体驱动致动器100还包括约束构件300，该约束构件300被布置以响应于供应到内部流体囊202的流体而与弯曲致动器200协作以产生多种运动。还公开了生产流体驱动致动器的方法。

技术领域

本发明涉及一种流体驱动制动器，该流体驱动制动器可用于辅助、康复、假体(prosthetic)、医疗相关的应用或甚至工业应用。

背景技术

柔性致动器和相关的致动系统已经用于辅助、康复、假体和操纵的应用。在流体加压时，柔性致动器能够产生具有多个自由度(DOF)的复杂运动、力和扭矩。柔性致动器可与工业用机械臂(robotic arm)集成以用于操纵的应用(manipulation application)。由于柔性致动器的固有的柔顺性和适应所封闭的对象的形状的能力，柔性致动器在处理精细物体(delicate object)或具有零件间变异(part-to-part variance)的物体时是有用的。

柔性致动器还可进一步与可穿戴平台集成，所述可穿戴平台例如(但不限于)用于可穿戴应用(诸如柔性可穿戴机器人外骨骼、假体和额外的(supernumerary)机器人手臂或手指)的柔性手套、肘支架和带。这些可穿戴平台为人类(包括健康人、劳动者、老年人和行动不便的病人)的日常生活活动和特定于任务的康复提供辅助和增强。

采用辅助装置的最常见障碍是用户接受度。最终用户主要关注辅助装置的成本、安全性和易用性。因此，挑战在于开发舒适、价格实惠和功能性的辅助装置(诸如，外骨骼)。事先与临床医生的咨询已强调，辅助装置不应需要陡峭的学习曲线，并且易于被穿戴/脱下。此外，辅助装置应具有足够的柔韧性以使得辅助装置不限制人体关节的自然运动，并产生大范围的运动。

期望提供一种流体驱动致动器，该流体驱动致动器解决现有技术的缺点中的至少一个和/或为公众提供有用的选择。

发明内容

在第一方面，提供一种流体驱动致动器，该流体驱动致动器包括：弯曲致动器，包括第一壁部、与第一壁部协作以限定波状致动器轮廓的第二壁部、以及设置在第一壁部与第二壁部之间并遵循波状致动器轮廓的内部流体囊；以及约束构件，其被布置以响应于供应到内部流体囊的流体而与弯曲致动器协作以产生多种运动。

所描述的实施例使流体驱动致动器能够可定制化，并提供自然且顺应的驱动。此外，可使用不同的方法来制造流体驱动致动器，并允许使用不同的材料(诸如织物)，这降低了辅助装置的重量。由于可使用较便宜且较轻的柔软且柔性的部件(柔性致动器、柔性界面)，当流体驱动致动器结合到辅助装置中时，该装置相比于市场上当前的装置更舒适、可穿戴且价格实惠。因此，它有可能降低进入市场的风险和障碍。

在一个实施例中，约束构件可固定地联接到弯曲致动器，以形成限定波状致动器轮廓的多个褶皱(fold)。

在另一示例中，约束构件可以可拆卸地联接到弯曲致动器，以形成限定波状致动器轮廓的多个褶皱。在这样的实施例中，多个褶皱中的每一个可形成能被用户调节的褶皱宽度。弯曲致动器可包括多个屈曲锁定机构(flexion locking mechanisms)，并且约束构件可包括多个约束锁定机构，所述多个约束锁定机构被布置以选择性地附接到多个屈曲锁定机构中的相应的一个。

优选地，多个褶皱中的每一个可彼此间隔开。所述多个褶皱可包括与每个区段间隔开的褶皱区段。每个区段内的褶皱的数量可不同。可替代地，每个区段内的褶皱的数量可相同。在特定实施例中，约束构件可以是圆柱形的，并且每个褶皱区段可布置在约束构件的周围。