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专利号: 2022115886471
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种中空薄壁连续体结构,包括:

分别由细线编织而成的内、外层编织管结构,其呈现弯曲柔顺性、壁薄且内部中空,内层编织管嵌于外层编织管内部,两者表面紧密贴合;所述编织管结构由多根编织线螺旋缠绕交叉而成;

近、远端的端部连接结构,分别将所述内、外层编织管的两端进行固定以形成连续体结构,防止轴向相对滑动;

连续体结构表面固定有轴向驱动器,轴向驱动器在连续体结构的表面轴向和周向表面布置有若干个;

所述外层编织管采用比所述内层编织管更小的螺旋角,在轴向偏心压力驱动下可对所述内层编织管的径向膨胀起约束作用,使得连续体结构具有高轴向刚度、低弯曲刚度,在轴向偏心力下凭借内、外层编织管不同步的径向膨胀获得径向轮廓的稳定性,进而实现轴向偏心力驱动下的纯弯曲运动。

2.根据权利要求1所述的中空薄壁连续体结构,其特征在于:编织管表面固定有柔性的驱动丝作为驱动器,驱动丝的另一端通过电机拖拽,以形成轴向偏心力,使所述连续体结构发生弯曲运动。

3.根据权利要求1所述的中空薄壁连续体结构,其特征在于:编织管表面固定有形状记忆合金丝作为驱动器,形状记忆合金丝的另一端通过电热方式进行激励,以形成轴向偏心力,使所述连续体结构发生弯曲运动。

4.根据权利要求1所述的中空薄壁连续体结构,其特征在于:编织管表面连接有气动肌肉作为驱动器,气动肌肉的另一端通过气压泵控制其伸缩,以形成轴向偏心力,使所述连续体结构发生弯曲运动。

5.一种柔性机械臂,采用如权利要求2的中空薄壁连续体结构,其特征在于:采用多组轴向驱动丝,其固定端连接于所述内、外层编织管的不同轴向、周向位置,组合驱动下实现更复杂的空间运动,作为柔性机械臂。

6.根据权利要求5所述的柔性机械臂,其特征在于:编织管表面嵌入驱动外的被动丝,所述被动丝近端不与电机相连,而与近端增设的锁合机构连接,通过锁合机构夹紧被动丝并限制其运动,以增加所述机械臂的整体刚度,提高抵变形能力。

7.一种中空薄壁连续体结构及其柔性机械臂的应用方法,其特征在于,采用权利要求5或6所述的柔性机械臂,其包括如下步骤:a.运动驱动步骤:通过控制组合驱动丝,实现复杂的空间运动,实现满足工况要求的位置与姿态;

b.刚度提升步骤:通过锁合机构夹紧被动丝,使结构呈现更高的刚度,提升系统的稳定性和对外力输出能力;

c.作业步骤:可仅提升机械臂的近端刚度,驱动远端柔性端进行作业操作;也可整体提升刚度,在机械臂内部通入其他柔性工具进行作业,此时柔性机械臂主要提供刚性通路,保障力输出和稳定性;

d.作业完成后撤出步骤:取消锁合机构的夹紧功能、放松被动丝,机械臂恢复至柔性状态,在丝驱动下运动并安全撤离作业环境。