[发明专利]一种柔性仿生运动关节

说明书

一种柔性仿生运动关节，所述柔性仿生运动关节采用橡胶、硅胶等柔性材料制成，其包括主体、位于主体内部的若干型腔和液体通路，主体与型腔的外壁均嵌入柔性材料，通过型腔和液体通路的设置和布局构成单侧90度一维运动关节、双侧180度二维运动关节、三侧270度三维运动关节和四侧360四维运动关节，其中型腔为多层结构，液体通路贯穿于每一层型腔，通过液体通路向型腔中注入或抽离液体使主体实现仿生运动；本发明提供了一种全新的仿生关节结构和控制原理，通过型腔设计布局的多样性满足不同情况下的使用需求，克服电机传动机构庞杂、运动不灵活，以及气压传动难以控制、力量较小的弊端。

【技术领域】

本发明涉及机器人仿生运动学领域，具体为一种柔性仿生运动关节。

【背景技术】

目前，驱动人造关节运动的方式主要有电机传动与气动，电动传动主要使用无刷电机、伺服电机或者步进电机通过复杂的机械结构传动，使关节达到运动的目的。但是，仿生机器人或者生物关节助力等领域，不具备安置多电机与复杂传动结构的条件，其次依靠电机传动的关节运动不灵活，无法满足仿生机器人或生物关节助力等领域的要求。

气动传动是使用压缩气体充入或者抽离带有型腔的软体物质(一般为橡胶、硅胶等柔性材料)的方式，使软体物质达到运动的目的，但是气体难以进行较为精准的控制，以及气体驱动的执行机构力量较小，无法满足仿生机器人领域的应用。

由此可见，提供一种执行力强且能够实现精准控制的仿生运动关节是本领域亟需解决的问题。

【发明内容】

针对上述问题，本发明柔性仿生运动关节提供了一种全新的仿生关节结构和控制原理，通过型腔设计布局的多样性满足不同情况下的使用需求，克服电机传动机构庞杂、运动不灵活，以及气压传动难以控制、力量较小的弊端，能够使未来仿生机器人、机械抓手、生物关节助力等装置机构简单、运动灵活、控制简便、力量增强。

为解决上述问题，本发明提出一种柔性仿生运动关节，所述柔性仿生运动关节采用橡胶、硅胶等柔性材料制成，其包括主体、位于主体内部的若干型腔和液体通路，主体与型腔的外壁均嵌入柔性材料，通过型腔和液体通路的设置和布局构成单侧90度一维运动关节、双侧180度二维运动关节、三侧270度三维运动关节和四侧360四维运动关节，其中型腔为多层结构，液体通路贯穿于每一层型腔，通过液体通路向型腔中注入或抽离液体使主体实现仿生运动。

进一步的，所述单侧90度一维运动关节包括圆柱形的主体、位于主体内部的左型腔和右型腔、分别连接在左、右型腔上的左液体通路和右液体通路。

进一步的，所述左型腔的外壁突出于主体的外壁，右型腔的外壁与主体的外壁保持一致。

进一步的，所述双侧180度二维运动关节包括圆柱形的主体、位于主体内部的左型腔和右型腔、分别连接在左、右型腔上的左液体通路和右液体通路，其中左右型腔的外壁均突出于主体的外壁。

进一步的，所述三侧270度三维运动关节包括圆柱形的主体，所述主体的内部安装有左型腔、右型腔、前型腔和后型腔，四个型腔上分别连接有左液体通路、右液体通路、前液体通路和后液体通路。

进一步的，所述左型腔、右型腔和前型腔的外壁均突出于主体的外壁，后型腔的外壁与主体的外壁保持一致。

进一步的，所述四侧360四维运动关节包括圆柱形的主体，所述主体的内部安装有左型腔、右型腔、前型腔和后型腔，四个型腔上分别连接有左液体通路、右液体通路、前液体通路和后液体通路，其中左型腔、右型腔、前型腔和后型腔的外壁均突出于主体的外壁。

再者，本发明柔性仿生运动关节提供了一种全新的仿生关节结构和控制原理，通过型腔设计布局的多样性满足不同情况下的使用需求，克服电机传动机构庞杂、运动不灵活，以及气压传动难以控制、力量较小的弊端，能够使未来仿生机器人、机械抓手、生物关节助力等装置机构简单、运动灵活、控制简便、力量增强。

【附图说明】