[发明专利]基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂及制作方法

说明书

基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂及制作方法，它包括连接法兰和三个波纹管状柔性体；连接法兰下表面固接有三个波纹管状柔性体，三个波纹管状柔性体连接在一起，连接法兰的上表面做有可向波纹管状柔性体内腔注入非牛顿流体的通道，通道与波纹管状柔性体一一对应。制作方法包括：消泡处理：将密封剂倒入烧杯，抽真空，去除密封剂中的气泡；灌涂处理：将连接在一起的三个波纹管状聚氨酯热塑性弹性体完全浸入经消泡处理后的含有密封剂的烧杯中；干燥处理：将经灌涂处理的柔性体置于真空桶中静置，使密封剂自然干燥，得到三腔体的波纹管状柔性体。本发明能抵御运动干扰的能力，具有大负载，抗冲击的优点。

技术领域

本发明涉及一种柔性臂及方法，具体涉及一种基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂及制作方法。

背景技术

柔性机械臂是一种具有很多自由度的机器人系统，一般为欠驱动无穷自由度，本体结构通常由柔性材料制作，具有高柔顺性、复杂环境适应性及安全人机交互性等特点，目前的柔性机械臂多采用气动控制，在运动过程中可能会因碰撞等工况受到较大的外力冲击，容易造成柔性臂关节上产生极大的瞬间转矩，如果外部冲击过大，往往会造成机器人的机械结构、电路系统甚至是传感器的损坏，并且严重影响柔性臂末端位置与姿态的精确控制。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂及制作方法。该变刚度柔性臂能抵御运动干扰的能力，具有大负载，抗冲击的优势。

本发明的技术方案为：

方案一：一种基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂，它包括连接法兰和三个波纹管状柔性体；

连接法兰下表面固接有三个波纹管状柔性体，三个波纹管状柔性体连接在一起，连接法兰的上表面做有可向波纹管状柔性体内腔注入非牛顿流体的通道，通道与波纹管状柔性体一一对应。

方案二：一种基于非牛顿流体驱动的变刚度柔性臂的制作方法包括：

消泡处理：将密封剂倒入烧杯，将烧杯放置于真空桶中，并对真空桶抽真空，去除密封剂中的气泡；

灌涂处理：将连接在一起的三个波纹管状聚氨酯热塑性弹性体完全浸入经消泡处理后的含有密封剂的烧杯中，静置9-11秒，将静置后的柔性体从烧杯中取出，使多余的密封剂从通道自然流出，保证柔性体内外两面均被密封剂覆盖；

干燥处理：将经灌涂处理的柔性体置于真空桶中静置10-13小时，使密封剂自然干燥，得到密封性良好的连接在一起的三腔体波纹管状柔性体。

本发明相比现有技术的有益效果是：

本发明采用了三腔体的波纹管状柔性体结构，与非牛顿流体作为控制介质相结合的创新方式，解决了以往气动控制的柔性臂在运动控制中难以抵御运动干扰的能力，充分发挥出该创新型柔性臂大负载，抗冲击等性能优势。

本发明采用双层灌涂密封剂工艺对柔性体进行双层密封处理，保证了在流体加压过程中，柔性本体不发生泄漏，可使柔性臂按照理想变形情况实现弯曲及伸缩变形。

本发明首次提出了采用非牛顿流体作为柔性臂的驱动介质，充分利用了非牛顿流体遇剪切增稠的固有特性，与柔性体的本体柔性材料相结合，是柔性臂在运动中抵抗外部冲击力的理想介质。

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步地说明：

附图说明

图1为本发明的基于牛顿流体驱动的变刚度柔性体的立体图；

图2为本发明的基于牛顿流体驱动的变刚度柔性体的主视图；

图3是沿图2的C-C线的剖视图；

图4为图2的俯视图。

具体实施方式