[发明专利]利用细线间摩擦耦合实现刚度变化的线阻塞结构及其应用

说明书

本发明公开了一种利用细线间摩擦耦合实现刚度变化的线阻塞结构及其应用，利用尼龙细丝间的摩擦耦合实现刚度的变化，即将真空压力作用于尼龙细丝，通过改变尼龙细丝材料间的摩擦力提高结构的刚度，线阻塞结构由柔性密封薄膜管套以及装填在其内部的无数韧性较高的尼龙细线组成；常态下细线间摩擦力很小，线阻塞结构刚度很低，在外力作用下尼龙细丝极易发生变形；对柔性密封薄膜管套内抽取真空，尼龙细丝在气压作用下紧密吸附在一起，尼龙细丝间表现出极大的摩擦力，用于抵抗尼龙细丝间的相对滑动，在外力作用下尼龙细丝变形困难，线阻塞结构表现出较高的刚度，能够配合扭转、弯曲和伸缩软体驱动器实现扭转、弯曲和伸缩运动。

技术领域

本发明涉及软体机器人技术领域，更具体的说是涉及一种利用细线间摩擦耦合实现刚度变化的线阻塞结构及其应用。

背景技术

目前，传统的软体驱动器分为弯曲软体驱动器、伸缩软体驱动器以及扭转软体驱动器三大类，其中弯曲驱动器通过控制腔室的数量能够实现不同类型的弯曲，例如单腔弯曲驱动器能实现单向弯曲的功能，三腔弯曲驱动器能实现全向弯曲的功能；伸缩驱动器能够实现伸缩功能；扭转驱动器能够实现扭转的功能。但是现有的软体驱动器普遍采用气动驱动的形式，受制造材料影响，刚度较低，稳定性较低，抓取大重量物体存在较大困难。

为了克服这一问题，本申请人于2019年12月24日申报了申请号为201911344265.2，名称为一种基于线干扰技术的变刚度全向运动软体驱动器的发明专利申请，包括波纹膨胀管、软管、尼龙细丝、第一气管、第二气管和扭转限制线；软管同轴套设在波纹膨胀管的内部，且与波纹膨胀管之间形成第一空腔；软管内部沿轴线方向均分为多个第二空腔；尼龙细丝同轴充满在第二空腔内；第一气管与第一空腔连通；第二气管与第二空腔连通；扭转限制线可拆卸连接在波纹膨胀管的外壁。利用对第一空腔内充气或抽气，实现波纹膨胀管的伸缩运动，利用扭转限制线实现扭转运动，利用软管和尼龙细丝的配合控制波纹膨胀管的弯曲方向以及刚度大小，所设计的软体驱动器运动方式多样，刚度可调节，可以较好地实现对物体的抓取、夹持等功能。

但是，上述专利将软体驱动器和用于提高其刚度的尼龙细丝结构结合在一套整体的结构中，虽然起到了良好的效果，但是其形成的结构单一，推广的范围较窄，无法直接对现有的弯曲软体驱动器、伸缩软体驱动器以及扭转软体驱动器进行刚度提升，对于软体驱动器的刚度提高产生了限制。另外，在软体驱动器上增加提高刚度的结构，首先要保证对软体驱动器能有良好的形状锁定的效果，同时又要降低其对软体驱动器变形的影响，还要保证在多次使用后形状锁定的性能不会降低。由于种种因素的限制，并不容易实现对上述问题的解决。

因此，如何提供一种能够实现刚度变化的结构，并将其有效应用于软体驱动器上，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用细线间摩擦耦合实现刚度变化的线阻塞结构，旨在解决软体驱动器的刚度提升的问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用细线间摩擦耦合实现刚度变化的线阻塞结构，

包括柔性密封薄膜管套，以及同轴填充在所述柔性密封薄膜管套内部的多根尼龙细丝；所述柔性密封薄膜管套的一端具有用于抽气或充气的气管。

或者，包括柔性密封薄膜管套，以及同轴填充在所述柔性密封薄膜管套内部的多根尼龙细丝；所述柔性密封薄膜管套的一端具有用于抽气或充气的气管；多根所述尼龙细丝的任意一端通过固定件固定。

或者，包括柔性密封薄膜管套，以及同轴填充在所述柔性密封薄膜管套内部的多根尼龙细丝；所述柔性密封薄膜管套的一端具有用于抽气或充气的气管；多根所述尼龙细丝分为两组，且两组所述尼龙细丝相反的端头分别通过固定件固定，且两组所述尼龙细丝均匀交错布置。