一種具有混合動力源的三自由度柔順驅動器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及柔性驅動技術領域，更具體的說，是涉及一種具有混合動力源的三自由度柔順驅動器。
【背景技術】
[0002]隨著人們對機器人的能力要求以及工作場合的要求越來越高。柔性機器人在近年來得到了快速的發展。相比于傳統的剛性機器人，柔性機器人具有高靈活性，高柔韌性等優勢，可以在各種復雜危險的環境和人機共融的環境中進行工作。最近10年，歐美發達國家相繼實施了多項關于柔性軟體機器人的重大科研項目，從仿蛇形機器人到仿象鼻機器人，再到仿章魚機器人，柔性機器人的本體結構越來越“軟”，因此迫切需要開發相應的柔順驅動器。
[0003]現有的柔順驅動方式有記憶合金絲驅動、絲驅動、人工氣動肌肉驅動以及電聚合物驅動等等。每一種驅動方式均有其優點和缺點:記憶合金驅動器結構輕巧，但輸出力較小，冷卻時間較長，動態性能不佳；絲驅動控制精確，但是絲本身不能承受壓力，需要額外的支撐結構，難以同時實現彎曲和伸縮運動；人工氣動肌肉驅動器承載能力強、動態性能好，但是控制精度，尤其是低壓情況下的控制精度較差，存在死區、遲滯等非線性因素；電聚合物驅動器響應快，但是輸出行程和力非常有限。目前尚無一種柔性驅動器可以完全滿足高精度、高承載、大行程、快速響應等多樣化的工程需求。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種具有混合動力源的三自由度柔順驅動器，本實用新型是在以往人工氣動肌肉驅動器的基礎上增加了絲驅動，綜合了人工氣動肌肉的高承載和絲驅動的高精度性能，且絲是放置在人工氣動肌肉內部，在不改變體積的情況下提高了控制精度；此外，本實用新型改進了傳統人工氣動肌肉的結構，在硅膠管內部設置了一根彈簧，提高了人工氣動肌肉在低氣壓條件下的剛度，使得其在在運動過程中更容易控制，且在氣壓撤除后能夠自動恢復到初始的直線狀態，完全滿足高精度、高承載、大行程、快速響應等多樣化的工程需求。
[0005]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]—種具有混合動力源的三自由度柔順驅動器，由并聯設置的三根人工氣動肌肉A、人工氣動肌肉B、人工氣動肌肉C，第一端蓋(4)、第二端蓋和中央固定盤組成，其特征在于，人工氣動肌肉A、人工氣動肌肉B和人工氣動肌肉C均由內置有彈簧的硅膠管構成，所述硅膠管的外部覆蓋有尼龍編織套用以防止硅膠管充氣后過度膨脹，所述硅膠管的兩端分別設置有伸入硅膠管內的第一端頭和第二端頭，所述第二端頭上設置有充放氣接頭，所述硅膠管內還設置有鋼絲和用于將鋼絲限制在硅膠管管道中軸線的限制片，所述限制片等間距的排列設置有至少三個；所述鋼絲的一端固定連接于第一端頭，另一端通過第二端頭后分別穿出人工氣動肌肉A、人工氣動肌肉B和人工氣動肌肉C，所述第二端頭與鋼絲之間設置有橡膠塞用于密封，橡膠塞外還設置有密封端蓋。
[0007]所述第二端頭內設置有走絲通道和用于放置橡膠塞的梯形槽。
[0008]所述第一端頭和第二端頭伸入硅膠管內部的一端均設置有用于與彈簧相連接的螺旋槽。
[0009]與現有技術相比，本實用新型的技術方案所帶來的有益效果是:
[0010]1.本實用新型驅動器由并聯布置的三根人工氣動肌肉，端蓋和中央固定盤組成，通過對任意單根或多根人工氣動肌肉充放氣，可以實現驅動器任意方向彎曲和軸向伸縮等運動；驅動器整體為柔性結構，在彎、扭作用下具有自回中能力，通過氣壓產生力輸出和初級位置控制，通過絲驅動的微調實現精確位置控制。
[0011 ] 2.通過在人工氣動肌肉內部設置鋼絲進行絲驅動和內置有彈簧的硅膠管裝置，通過絲驅動的微調實現精確位置控制，利用硅膠本身的彈性保護并限制彈簧的拉伸運動。相比于傳統人工氣動肌肉中使用的普通硅膠管，具有內置彈簧的硅膠管的剛度增強，改善了低氣壓情況下的控制精度，且在彎、扭力矩撤除后能夠自行回中，具有極好的自恢復能力，提高了人工氣動肌肉在低氣壓條件下的剛度，使得其在在運動過程中更容易控制，且在氣壓撤除后能夠自動恢復到初始的直線狀態，克服了傳統氣動肌肉控制精度低(尤其是低氣壓情況下)及放氣后無法定位的缺點，提高了整體驅動器的穩定性及可控性，且不增加驅動器尺寸。
[0012]3.本實用新型硅膠管的兩端設置有端頭，其中一側端頭上設置有充放氣接頭，鋼絲通過該側端頭后穿出人工氣動肌肉，該側端頭內還設置有走絲通道和梯形槽，梯形槽內設置有橡膠塞用于密封，橡膠塞外還設置有密封端蓋；這些設置具有以下作用:第一將硅膠管堵死以向里面充氣；第二，由空氣壓縮機、氣瓶提供氣源，通過充放氣接頭進入硅膠管內部；第三，橡膠塞在保證鋼絲能夠自由運動的同時也起到了密封的作用。此外為了保證鋼絲始終與硅膠管的中軸共線，在硅膠管內的鋼絲上固定連接有限制片，其直徑略小于硅膠管的內徑，因此不影響絲的正常軸向運動。
[0013]4.本實用新型在人工氣動肌肉內的硅膠管內等間距的排列設置有限制片，其作用是保證鋼絲在運動過程中不發生偏移，使絲驅動和氣壓驅動的作用力基本共線，避免力偏移導致的控制誤差，控制精度高，穩定可靠。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015]圖2是本實用新型的俯視結構示意圖。
[0016]圖3是本實用新型驅動器產生彎曲運動的狀態圖。
[0017]圖4是本實用新型驅動器中人工氣動肌肉的結構示意圖。
[0018]附圖標記:1_人工氣動肌肉A 2-人工氣動肌肉B 3-人工氣動肌肉C 4_第一端蓋5-第二端蓋6-中央固定盤7-彈簧8-硅膠管9-尼龍編織套10-第一端頭11-第二端頭12-充放氣接頭13-鋼絲14-限制片15-橡膠塞16-密封端蓋
【具體實