專利名稱：雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于氣動柔性驅動器，在農業(yè)機器人、醫(yī)療機器人、服務 機器人等場合有較好的應用前景。
背景技術：
氣動柔性驅動器因具有結構簡單，清潔無污染，功率重量比大和 柔順性等優(yōu)點，克服了電機驅動器結構尺寸大，不易于小型化等缺點， 因此在農業(yè)、醫(yī)療、服務等領域受到越來越多的應用。但氣動柔性驅 動器也存在著柔性與剛度的矛盾、遲滯性等缺點。有提出一種氣動柔
性驅動器，如專利號CN2790700:專利名稱是一種氣動柔性驅動器(如 圖l)，公開了一種氣動柔性驅動器包括左端蓋、橡膠管、嵌套在橡膠 管管壁中的彈簧、右端蓋、管接頭，所述的橡膠管兩端分別與左端蓋 和右端蓋密封連接，右端蓋中部開有螺紋孔，所述的管接頭通過螺紋 安裝在右端蓋上，所述的橡膠管內腔通過管接頭與大氣連通。還存在 的缺點是1、主要用嵌套在橡膠管管壁中的彈簧來保證其剛度， 一旦 受到徑向的外部作用力，驅動器易于變形，表現(xiàn)為剛度差。2、驅動器 在通氣的情況下，軸向伸長，放氣時靠橡膠和彈簧的彈性恢復原狀。 作用力單一、力度不大。3、在不漏氣的情況下，驅動器的軸向最大位 移表現(xiàn)為橡膠管的最大伸長量，驅動器的行程太小。

發(fā)明內容
為了克服已有技術中氣動柔性驅動器徑向剛度差、作用力過于單 一、行程太小的缺點，本發(fā)明提供一種動作靈活、柔順性好、剛度大、 行程大、與生物肌肉運動形式接近的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置。雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，包括由端蓋、第一橡膠管、嵌 套在第一橡膠管管壁中的彈簧構成的氣動柔性驅動器，其特征在于 所述的氣動柔性驅動器的前方設置有一活塞缸，所述的氣動柔性驅動 器外氣密地套接有第二橡膠管，所述的第二橡膠管的前端氣密地套接 于活塞缸的后端蓋上；所述的活塞缸有前氣口和后氣口，活塞位于所 述的前氣口和后氣口之間；所述的活塞連接一中空的活塞桿，.所述的 活塞桿的后端連接所述的氣動柔性驅動器的前端蓋，所述的活塞桿連 通所述活塞缸的連通前氣口的前內腔和所述的氣動柔性驅動器的內 腔；所述的活塞缸的后端蓋上有通孔，所述的通孔連通所述活塞缸的 連通后氣口的后內腔和所述的第二橡膠管的內腔。
進一步，所述的第二橡膠管的后端連接于所述的氣動柔性驅動器 的后端蓋上。
本發(fā)明的技術構思是所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置有 兩路與大氣相通 一是大氣通過活塞缸的前氣口，進入活塞缸前內腔， 通過活塞桿內通道進入氣動柔性驅動器內；二是大氣通過活塞缸的后 氣口，進入活塞缸后內腔，再通過活塞缸后端蓋的通孔與第二橡膠管 內腔相通。
驅動器向后運動時，活塞缸的后氣口與大氣連通，壓縮氣體從活 塞缸的前氣口進入活塞前內腔，壓縮氣體沿著活塞桿內通道進入氣動 柔性驅動器，這樣氣壓作用于活塞，使其向后運動，直到活塞桿達到 活塞缸的最后端，同時，氣動柔性驅動器因內腔壓力增大而表現(xiàn)為向 后軸向伸長，氣壓越大，伸長量越大。
驅動器向前運動時，活塞缸的前氣口與大氣連通而壓縮氣體通過 活塞缸的后氣口進入活塞缸后內腔時，壓縮氣體經(jīng)過活塞缸后端蓋的通孔進入到第二橡膠管內腔，由于壓縮氣體作用于活塞桿，使活塞桿 位置達到活塞缸的最前端。隨著內腔氣體壓力上升，第二橡膠管沿徑 向膨脹，膨脹的第二橡膠管撐起外層纖維編織網(wǎng)，使得徑向膨脹力變 為軸向收縮力而驅動氣動柔性驅動器進一步向前移動，其運動形式酷 似生物肌肉。
本發(fā)明所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動器的有益效果主要表現(xiàn) 在i、氣動柔性驅動器包含在第二橡膠管中，且受作用于第二橡膠管 中的氣壓，使其剛度增加。2、作用力為雙向力，能雙向驅動；3、工 作行程大，其最大行程可以達到活塞缸的活塞桿最大軸向位移量加上
氣動柔性驅動器的最大伸長量。4、其運動形式類似于生物肌肉的運動
形式，具有柔順性、功率/質量比大的優(yōu)點。


圖1所述的氣動柔性驅動器的結構示意圖
圖2本發(fā)明所述的雙向力輸出氣動柔性驅動器位于第一種工作
形式的示意圖
圖3本發(fā)明所述的雙向力輸出氣動柔性驅動器位于第二種工作
形式的示意圖
具體實施例方式
結合圖2、 3，進一步說明本發(fā)明
雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，包括由端蓋ll、 14、第一橡膠 管12、嵌套在第一橡膠管12管壁中的彈簧13構成的氣動柔性驅動器， 所述的氣動柔性驅動器的前方設置有一活塞缸2，所述的氣動柔性驅動 器外氣密地套接有第二橡膠管3，所述的第二橡膠管3的前端氣密地套 接于活塞缸2的后端蓋25上；所述的活塞缸2有前氣口21和后氣口22，
5活塞27位于所述的前氣口21和后氣口22之間；所述的活塞27連接一中 空的活塞桿24，.所述的活塞桿24的后端連接所述的氣動柔性驅動器的 前端蓋14，所述的活塞桿24連通所述活塞缸2的連通前氣口21的前內腔 23和所述的氣動柔性驅動器的15內腔;所述的活塞缸2的后端蓋25上有 通孔251，所述的通孔251連通所述活塞缸2的連通后氣口22的后內腔26 和所述的第二橡膠管3的內腔。
所述的第二橡膠管3的后端連接于所述的氣動柔性驅動器1的后端 蓋11上。
本發(fā)明的技術構思是所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置有
兩路與大氣相通 一是大氣通過活塞缸的前氣口，進入前內腔，通過 活塞桿內通道進入氣動柔性驅動器內；二是大氣通過活塞缸的后氣口 ， 進入活塞缸后內腔，再通過活塞缸后端蓋的通孔與第二橡膠管內腔相 通。
壓縮氣體進入活塞前內腔，又沿著活塞桿內通道進入氣動柔性驅 動器，這樣氣壓作用于活塞桿，使其向后運動， 一直到活塞桿達到活 塞缸的最后端，同時，氣動柔性驅動器在內腔壓力作用下而表現(xiàn)為軸 向伸長，氣壓越大，伸長量越大。驅動器能克服向前的外載荷而做功；
壓縮氣體通過后氣口進入活塞缸后內腔，又經(jīng)過活塞缸后端蓋的 通孔進入到第二橡膠管內腔，由于壓縮氣體作用于活塞桿，使活塞桿 位置達到活塞缸的最前端。隨著內腔氣體壓力上升，第二橡膠管沿徑 向膨脹，膨脹的第二橡膠管撐起外層纖維編織網(wǎng)，使得徑向膨脹力變 為軸向收縮力而驅動氣動柔性驅動器進一步向前移動，驅動器能克服 向后的外載荷而做功。
本發(fā)明所述的雙向力輸出氣動柔性驅動器，具有一定剛度，能雙向驅動，工作行程大，運動形式類似于生物肌肉，具有較大的應用前
本說明書實施例所述的內容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列 舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式， 本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到 的等同技術手段。
權利要求
1.雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，包括由端蓋、第一橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的彈簧構成的氣動柔性驅動器，其特征在于所述的氣動柔性驅動器的前方設置有一活塞缸，所述的氣動柔性驅動器外氣密地套接有第二橡膠管，所述的第二橡膠管的前端氣密地套接于活塞缸的后端蓋上；所述的活塞缸有前氣口和后氣口，活塞位于所述的前氣口和后氣口之間；所述的活塞連接一中空的活塞桿，所述的活塞桿的后端連接所述的氣動柔性驅動器的前端蓋，所述的活塞桿連通所述活塞缸的連通前氣口的內腔和所述的氣動柔性驅動器的內腔；所述的活塞桿的后端蓋上有通孔，所述的通孔連通所述活塞缸的連通后氣口的內腔和所述的第二橡膠管的內腔。
2. 如權利要求1所述的雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，其特征 在于所述的第二橡膠管的后端連接于所述的氣動柔性驅動器的后端蓋上。
全文摘要
雙向力輸出的氣動柔性驅動裝置，包括由端蓋、第一橡膠管、嵌套在橡膠管管壁中的彈簧構成的氣動柔性驅動器，氣動柔性驅動器的前方設置有一活塞缸，氣動柔性驅動器外氣密地套接有第二橡膠管，第二橡膠管的前端氣密地套接于活塞缸的后端蓋上；活塞缸有前氣口和后氣口，活塞體位于前氣口和后氣口之間；活塞體連接一中空的活塞桿，活塞桿的后端連接氣動柔性驅動器的前端蓋，活塞桿連通所述活塞缸的連通前氣口的內腔和氣動柔性驅動器的內腔；活塞桿的后端蓋上有通孔，通孔連通所述活塞缸的連通后氣口的內腔和第二橡膠管的內腔。本發(fā)明具有動作靈活、柔順性好、剛度大、行程大、與生物肌肉運動形式接近的優(yōu)點。
文檔編號B25J13/00GK101524844SQ20091009777
公開日2009年9月9日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權日2009年4月20日
發(fā)明者張慶豐, 楊慶華, 峰 高, 鮑官軍 申請人:浙江工業(yè)大學