[发明专利]多自由度变刚度的模块化柔性驱动器及仿生机器人

权利要求书

1.一种多自由度变刚度模块化柔性驱动器，其特征在于，包括快连上基座(1)、伸缩单元(3)、变刚度单元(2)以及快连下基座(4)，所述变刚度单元(2)圆周分布在快连上基座(1)和快连下基座之间(4)上；所述伸缩单元竖(3)直固定在快连上基座(1)和快连下基座(4)圆周中心；

当所述伸缩单元(3)处于真空状态时，所述伸缩单元(3)伸缩，向所述快连上基座(1)和所述快连下基座(4)施加拉力，驱使模块整体压缩，带动所述变刚度单元(2)进一步弯曲，储备弹性势能；

将所述变刚度单元(2)一侧抽真空，使所述变刚度单元(2)向另一侧进行变形，带动模块整体进行弯曲；停止抽气后，所述伸缩单元(3)和所述变刚度单元(2)接通大气，所述伸缩单元(3)不再产生拉力，所述变刚度单元(2)瞬间释放能量，使模块产生一个跳跃的动作，从而完成一个动作循环。

2.根据权利要求1所述的多自由度变刚度模块化柔性驱动器，其特征在于，所述伸缩单元(3)包括人工肌肉导管(301)、人工肌肉折纸式骨架(302)、人工肌肉柔性外表皮(303)以及人工肌肉快连器(304)，所述人工肌肉柔性外表皮(303)包覆在所述人工肌肉折纸式骨架(302)上，所述人工肌肉折纸式骨架(302)的两端连接所述人工肌肉快连器(304)，所述人工肌肉柔性外表皮(303)插入到人工肌肉快连器(304)的深槽中，所述人工肌肉导管(301)一端插入到人工肌肉柔性外表皮(303)中，所述人工肌肉导管(301)另一端连接气泵；

当所述伸缩单元(3)处于自然状态时，所述人工肌肉折纸式骨架(302)撑开，所述人工肌肉柔性外表皮(303)铺展，驱使所述伸缩单元(3)整体长度伸长；

当所述伸缩单元(3)处于真空状态时，所述人工肌肉柔性外表皮(303)在大气压的作用下向内收缩，同时推动所述人工肌肉折纸式骨架(302)压缩，且所述人工肌肉柔性外表皮(303)收到人工肌肉折纸式骨架(302)的限制，向折现的凹处皱缩，驱使所述伸缩单元(3)整体长度缩短。

3.根据权利要求2所述的多自由度变刚度模块化柔性驱动器，其特征在于，所述变刚度单元(2)包括变刚度弹性元件导管(201)、变刚度弹性元件外表皮(202)、变刚度弹性元件内层摩擦片(203)，所述变刚度弹性元件内层摩擦片(203)层叠排列，所述变刚度弹性元件外表皮(202)包裹于所述变刚度弹性元件内层摩擦片(203)的外侧，所述变刚度弹性元件导管(201)连接于所述变刚度弹性元件外表皮(202)的一端。

4.根据权利要求3所述的多自由度变刚度模块化柔性驱动器，其特征在于，所述快连上基座(1)上分别设有第一凸字形卡槽(101)、纵向快连卡槽(102)、第一弹性元件卡槽(103)、第一横向快连卡槽(104)以及第一气管导孔(105)；

所述第一气管导孔(105)分布于所述快连上基座(1)的圆心，所述第一凸字形卡槽(101)呈圆周对称分布于所述第一气管导孔(105)的外侧，所述纵向快连卡槽(102)和所述第一弹性元件卡槽(103)呈圆周对称分布于所述第一凸字形卡槽(101)的外侧，且所述纵向快连卡槽(102)和所述第一弹性元件卡槽(103)间隔分布，所述第一横向快连卡槽(104)分布于所述纵向快连卡槽(102)的外侧。

5.根据权利要求4所述的多自由度变刚度模块化柔性驱动器，其特征在于，所述快连下基座(4)上分别设于第二凸字形卡槽(401)、纵向快连卡扣(402)、第二弹性元件卡槽(403)、第二横向快连卡槽(104)以及第二气管导孔(405)；

所述第二气管导孔(405)分布于所述快连下基座(4)的圆心，所述第二凸字形卡槽(401)呈圆周对称分布于所述第二气管导孔(405)的外侧，所述纵向快连卡扣(402)和所述第二弹性元件卡槽(403)呈圆周对称分布于所述第二凸字形卡槽(401)的外侧，且所述纵向快连卡扣(402)和所述第二弹性元件卡槽(403))间隔分布，第二横向快连卡槽(104)分布于所述纵向快连卡扣(402)的外侧。