CN114712166A - 一种软体致动器 - Google Patents

Abstract

本发明属于软体机器人技术领域，具体涉及一种软体致动器，包括：至少两个固定夹具；柔性伸缩元件，安装于相邻两个所述固定夹具之间；限制单元，以不可转动的方式分别连接于至少两个所述固定夹具。本发明在软体致动器的一侧增加了限制单元，限制单元具有可控的力学性能，其只能沿预设方向弯曲，因此将软体致动器与限制单元连接就能够实现对软体致动器弯曲方向的限制，使其严格的按照预设方向弯曲，避免软体致动器发生侧弯或扭转，提高软体机器人的安全性。

Description

一种软体致动器

技术领域

本发明属于软体机器人技术领域，具体涉及一种软体致动器。

背景技术

手部功能受损患者通常因无法控制手掌的自由活动从而无法独立完成一些基本的日常活动，往往需要他人的辅助才能解决日常生活中的问题，这给患者家庭和社会都造成了一定的压力。如今手部功能受损患者大多使用康复训练手套进行康复训练，康复训练手套可以根据患者手部的受损状况进行针对性的康复训练，不用再去医院进行康复训练，为患者家庭和社会节省了大量的人力和物力。

如今市面上广泛流通的手部康复训练设备大多是采用波纹管状致动器进行驱动，波纹管致动器虽然能够在弯曲时提供较大的力度，但是其一般都存在充气时容易发生侧向弯曲导致波纹管之间相互挤压从而导致康复手套发生扭转的问题，使驱动效率降低，也严重影响患者的使用体验，如果冲的气压过大还会导致波纹管的侧弯角度较大从而对使用者造成一定的损伤。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种能防止侧弯的软体致动器，提高软体致动器的安全性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种软体致动器，包括：

至少两个固定夹具；

柔性伸缩元件，安装于相邻两个所述固定夹具之间；

限制单元，以不可转动的方式分别连接于至少两个所述固定夹具；

所述限制单元被配置为其沿第一方向的抗弯强度能够屈服于所述柔性伸缩单元沿所述第一方向对所述限制单元施加的弯曲应力；且所述限制单元沿第二方向的抗弯强度能够抵抗所述柔性伸缩单元沿所述第二方向对所述限制单元施加的弯曲应力；所述第一方向和所述第二方向是垂直于所述限制单元平直时长度方向的两个相互垂直的方向。

在本发明的一可选实施例中，所述限制单元包括具有扁平截面弹性板，所述第一方向是与所述限制单元的板面垂直的方向，所述第二方向是与所述限制单元的板面平行的方向。

在本发明的一可选实施例中，所述限制单元与至少其中一个所述固定夹具固定连接。

在本发明的一可选实施例中，所述限制单元设有一个或多个，各所述限制单元平行或共面设置。

在本发明的一可选实施例中，所述固定夹具设有多个，各所述固定夹具成一字型顺序间隔布置，所述限制单元与其中一个固定夹具固接，所述限制单元的其他部分穿过其余各固定夹具上开设的扁平孔，并与所述扁平孔构成滑动配合。

在本发明的一可选实施例中，所述固定夹具设有多个，各所述固定夹具成一字型顺序间隔布置，各相邻的两个所述固定夹具之间分别设有一个所述限制单元，相邻两所述固定夹具中的其中一者与这两个固定夹具之间的限制单元的其中一端固接，另一者与这两个固定夹具之间的限制单元的另一端滑动连接。

在本发明的一可选实施例中，所述固定夹具包括本体和底座，所述本体和所述底座以可拆卸的方式固定连接，所述限制单元被装夹在所述本体和所述底座之间。

在本发明的一可选实施例中，所述限制单元的其中一端设有凹槽，其中一个所述固定夹具的本体或底座上设有与所述凹槽匹配的凸块，以使该固定夹具的本体和底座相互连接时能够使所述限制单元与该固定夹具保持相对固定。

在本发明的一可选实施例中，所述固定夹具的本体与底座之间设有扁平空腔，所述扁平空腔具有扁平开口，所述扁平开口的宽度小于所述扁平空腔的宽度，所述限制单元的一端设有向两侧凸伸的凸耳，所述凸耳位于所述扁平空腔内，并与所述扁平开口的内侧挡接，以将所述限制单元的一端限制在所述空腔内，并能够沿长度方向在所述空腔内滑动。

在本发明的一可选实施例中，所述限制单元上设有限位块，所述限位块成对设置，同一对的两个所述限位块分布在所述固定夹具的两侧，且这两个所述限位块之间的间距大于所述固定夹具的长度，以使所述限制单元能够在所述固定夹具两侧限位块限制的范围内滑动。

本发明的技术效果在于：本发明在软体致动器的顶部、底部或两侧增加了限制单元，限制单元具有可控的力学性能，其只能沿预设方向弯曲，因此将软体致动器与限制单元连接就能够实现对软体致动器弯曲方向的限制，使其严格的按照预设方向弯曲，避免软体致动器发生侧弯或扭转，增加驱动的能力和效率，提高软体机器人的安全性。在固定夹具两侧的限制单元上添加限位块，对软体致动器的伸长和收缩量进行限制，既保证限制单元不会滑出固定夹具，也使软体致动器也不会形成吸瘪状态，其也可以多个组合起来制作抓手抓取物品；同样的，固定夹具与限制单元做成一个整体也可以多个组合制作抓手。

附图说明

图1是本发明的实施例1所提供的软体致动器的立体图；

图2是本发明的实施例1所提供的软体致动器移除限制单元后的立体图；

图3是本发明的实施例1所提供的限制单元与端部固定夹具之间的***图；

图4是本发明的实施例2所提供的软体致动器的立体图；

图5是本发明的实施例2所提供的软体致动器移除限制单元后的立体图；

图6是本发明的实施例3所提供的软体致动器的限制单元安装结构示意图；

图7是本发明的实施例4所提供的康复训练手套的立体图；

图8是本发明的实施例5所提供的软体制动器部分结构的立体图；

图9是本发明的实施例6所提供的软体制动器的立体图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

请参阅图1-7所示，以下结合几种不同的实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

请参阅图1-3所示，一种软体致动器，包括固定夹具10、柔性伸缩元件20和限制单元30；具体的，所述固定夹具10至少设有两个，本实施例设置5个。

所述柔性伸缩元件20安装于相邻两个所述固定夹具10之间；本实施例中所述柔性伸缩单元例如可以是波纹管，波纹管与气源连接，通过对波纹管的充气和排气，实现波纹管的伸缩，需要说明的是软体致动器在使用时一般安装在可穿戴设备上，其与可穿戴设备相连接的一侧运动受到限制，因此当波纹管伸缩时能够使软体致动器产生弯曲，进而驱动肢体运动。

所述限制单元30以不可转动的方式分别连接于至少两个所述固定夹具10；所述限制单元30被配置为其沿第一方向的抗弯强度能够屈服于所述柔性伸缩单元沿所述第一方向对所述限制单元30施加的弯曲应力；且所述限制单元30沿第二方向的抗弯强度能够抵抗所述柔性伸缩单元沿所述第二方向对所述限制单元30施加的弯曲应力；所述第一方向和所述第二方向是垂直于所述限制单元30平直时长度方向的两个相互垂直的方向。

可以理解的是，可穿戴设备一般由柔性材料制成，因此现有软体致动器在伸缩过程中，除了沿预设方向弯曲以外，还有可能出现侧向弯曲或扭转，这种不受控的运动方式显然不是软体机器人所需要，而本发明在软体致动器的一侧增加了限制单元30，限制单元30具有可控的力学性能，其只能沿预设方向弯曲，因此将软体致动器与限制单元30连接就能够实现对软体致动器弯曲方向的限制，使其严格的按照预设方向弯曲，避免软体致动器发生侧弯或扭转，提高软体机器人的安全性。

请参阅图1-3所示，所述限制单元30包括具有扁平截面弹性板，所述限制单元30例如可以由PVC材料制成，所述第一方向是与所述限制单元30的板面垂直的方向，所述第二方向是与所述限制单元30的板面平行的方向，

请参阅图1-3所示，所述限制单元30与其中一个所述固定夹具10固定连接，所述限制板沿其长度方向与至少一个固定夹具10活动连接；具体的，各所述固定夹具10成一字型顺序间隔布置，所述限制单元30的其中一端与其中一个最外端的固定夹具10固接，所述限制单元30的另一端依次穿过其余各固定夹具10上开设的扁平孔101，并与所述扁平孔101构成滑动配合。

请参阅图1-3所示，所述最外端的固定夹具10包括本体11和底座12，所述本体11和所述底座12以可拆卸的方式固定连接，所述限制单元30被装夹在所述本体11和所述底座12之间。

具体的，所述限制单元30的其中一端设有凹槽，所述最外端的固定夹具10的本体11或底座12上设有与所述凹槽匹配的凸块31，以使该固定夹具10的本体11和底座12相互连接时能够使所述限制单元30与该固定夹具10保持相对固定；所述限制单元30的另一端可以处于自由悬置状态。

实施例2

请参阅图4、5所示，本实施例与实施例1的区别仅在于限制单元30的数量不同，本实施例中，所述限制单元30设有两个，连个限制单元30分别位于各所述固定夹具10的两侧，两限制单元30共面设置。

实施例3

请参阅图6所示，本实施例与实施例1的区别仅在于限位单元的设置方式不同，本实施例中，所述固定夹具10设有多个，各所述固定夹具10成一字型顺序间隔布置，各相邻的两个所述固定夹具10之间分别设有一个所述限制单元30，相邻两所述固定夹具10中的其中一者与这两个固定夹具10之间的限制单元30的其中一端固接，另一者与这两个固定夹具10之间的限制单元30的另一端滑动连接。

请参阅图6所示，进一步的，所述固定夹具10的本体11与底座12之间设有扁平空腔，所述扁平空腔具有扁平开口，所述扁平开口的宽度小于所述扁平空腔的宽度，所述限制单元30的一端设有向两侧凸伸的凸耳32，所述凸耳32位于所述扁平空腔内，并与所述扁平开口的内侧挡接，以将所述限制单元30的一端限制在所述空腔内，并能够沿长度方向在所述空腔内滑动。

实施例4

请参阅图7所示，基于上述实施例所提供的柔性致动器，本发明还提供一种康复训练手套，包括所述的软体致动器，以及手套本体40，所述软体致动器沿所述手套本体40的手指区域布置，所述限制单元30与所述手背侧或所述手掌侧平行。可以理解的是所述手套本体40例如可以是具有完整手部轮廓的手套，也可以是一种平面结构，例如在平面结构上设置绑带，以实现该平面结构与手部之间的连接。

实施例5

请参阅图8所示，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述限制单元30与其中一个固定夹具10相对固定连接，并与其它固定夹具10之间为限制性连接，即限制单元30在有限的行程内与所述固定夹具10活动连接，具体的，所述限制单元30上设有限位块33，所述限位块33成对设置，同一对的两个所述限位块33分布在所述固定夹具10的两侧，且这两个所述限位块33之间的间距大于所述固定夹具10的长度，以使所述限制单元30能够在所述固定夹具10两侧限位块33限制的范围内滑动。

实施例6

请参阅图9所示，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中所述限制单元30与所有的固定夹具10均为固定连接，本实施例例如可以用于制作柔性抓手。

综上所述，本发明在软体致动器的顶部、底部或两侧增加了限制单元30，限制单元30具有可控的力学性能，其只能沿预设方向弯曲，因此将软体致动器与限制单元30连接就能够实现对软体致动器弯曲方向的限制，使其严格的按照预设方向弯曲，避免软体致动器发生侧弯或扭转，提高软体机器人的安全性。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

在本文的描述中，提供了许多特定细节，诸如部件和/或方法的实例，以提供对本发明实施例的完全理解。然而，本领域技术人员将认识到可以在没有一项或多项具体细节的情况下或通过其他设备、***、组件、方法、部件、材料、零件等等来实践本发明的实施例。在其他情况下，未具体示出或详细描述公知的结构、材料或操作，以避免使本发明实施例的方面变模糊。

在整篇说明书中提到“一个实施例”、“实施例”或“具体实施例”意指与结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，并且不一定在所有实施例中。因而，在整篇说明书中不同地方的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在具体实施例中”的各个表象不一定是指相同的实施例。此外，本发明的任何具体实施例的特定特征、结构或特性可以按任何合适的方式与一个或多个其他实施例结合。应当理解本文所述和所示的发明实施例的其他变型和修改可能是根据本文教导的，并将被视作本发明精神和范围的一部分。

还应当理解还可以以更分离或更整合的方式实施附图所示元件中的一个或多个，或者甚至因为在某些情况下不能操作而被移除或因为可以根据特定应用是有用的而被提供。

另外，除非另外明确指明，附图中的任何标志箭头应当仅被视为示例性的，而并非限制。此外，除非另外指明，本文所用的术语“或”一般意在表示“和/或”。在术语因提供分离或组合能力是不清楚的而被预见的情况下，部件或步骤的组合也将视为已被指明。

如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“一个”、和“该”包括复数参考物。同样，如在本文的描述和在下面整篇权利要求书中所用，除非另外指明，“在…中”的意思包括“在…中”和“在…上”。

本发明所示实施例的上述描述(包括在说明书摘要中所述的内容)并非意在详尽列举或将本发明限制到本文所公开的精确形式。尽管在本文仅为说明的目的而描述了本发明的具体实施例和本发明的实例，但是正如本领域技术人员将认识和理解的，各种等效修改是可以在本发明的精神和范围内的。如所指出的，可以按照本发明所述实施例的上述描述来对本发明进行这些修改，并且这些修改将在本发明的精神和范围内。

本文已经在总体上将***和方法描述为有助于理解本发明的细节。此外，已经给出了各种具体细节以提供本发明实施例的总体理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到，本发明的实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下进行实践，或者利用其它装置、***、配件、方法、组件、材料、部分等进行实践。在其它情况下，并未特别示出或详细描述公知结构、材料和/或操作以避免对本发明实施例的各方面造成混淆。

因而，尽管本发明在本文已参照其具体实施例进行描述，但是修改自由、各种改变和替换亦在上述公开内，并且应当理解，在某些情况下，在未背离所提出发明的范围和精神的前提下，在没有对应使用其他特征的情况下将采用本发明的一些特征。因此，可以进行许多修改，以使特定环境或材料适应本发明的实质范围和精神。本发明并非意在限制到在下面权利要求书中使用的特定术语和/或作为设想用以执行本发明的最佳方式公开的具体实施例，但是本发明将包括落入所附权利要求书范围内的任何和所有实施例及等同物。因而，本发明的范围将只由所附的权利要求书进行确定。

Claims (10)

1.一种软体致动器，其特征在于，包括：

至少两个固定夹具；

柔性伸缩元件，安装于相邻两个所述固定夹具之间；

限制单元，以不可转动的方式分别连接于至少两个所述固定夹具；

所述限制单元被配置为其沿第一方向的抗弯强度能够屈服于所述柔性伸缩单元沿所述第一方向对所述限制单元施加的弯曲应力；且所述限制单元沿第二方向的抗弯强度能够抵抗所述柔性伸缩单元沿所述第二方向对所述限制单元施加的弯曲应力；所述第一方向和所述第二方向是垂直于所述限制单元平直时长度方向的两个相互垂直的方向。

2.根据权利要求1所述的软体致动器，其特征在于，所述限制单元包括具有扁平截面弹性板，所述第一方向是与所述限制单元的板面垂直的方向，所述第二方向是与所述限制单元的板面平行的方向。

3.根据权利要求2述的软体致动器，其特征在于，所述限制单元与至少其中一个所述固定夹具固定连接。

4.根据权利要求2所述的软体致动器，其特征在于，所述限制单元设有一个或多个，各所述限制单元平行或共面设置。

5.根据权利要求2所述的软体致动器，其特征在于，所述固定夹具设有多个，各所述固定夹具成一字型顺序间隔布置，所述限制单元与其中一个固定夹具固接，所述限制单元的其他部分穿过其余各固定夹具上开设的扁平孔，并与所述扁平孔构成滑动配合。

6.根据权利要求2所述的软体致动器，其特征在于，所述固定夹具设有多个，各所述固定夹具成一字型顺序间隔布置，各相邻的两个所述固定夹具之间分别设有一个所述限制单元，相邻两所述固定夹具中的其中一者与这两个固定夹具之间的限制单元的其中一端固接，另一者与这两个固定夹具之间的限制单元的另一端滑动连接。

7.根据权利要求2所述的软体致动器，其特征在于，所述固定夹具包括本体和底座，所述本体和所述底座以可拆卸的方式固定连接，所述限制单元被装夹在所述本体和所述底座之间。

8.根据权利要求7所述的软体致动器，其特征在于，所述限制单元的其中一端设有凹槽，其中一个所述固定夹具的本体或底座上设有与所述凹槽匹配的凸块，以使该固定夹具的本体和底座相互连接时能够使所述限制单元与该固定夹具保持相对固定。

9.根据权利要求7所述的软体致动器，其特征在于，所述固定夹具的本体与底座之间设有扁平空腔，所述扁平空腔具有扁平开口，所述扁平开口的宽度小于所述扁平空腔的宽度，所述限制单元的一端设有向两侧凸伸的凸耳，所述凸耳位于所述扁平空腔内，并与所述扁平开口的内侧挡接，以将所述限制单元的一端限制在所述空腔内，并能够沿长度方向在所述空腔内滑动。

10.根据权利要求5所述的软体致动器，其特征在于，所述限制单元上设有限位块，所述限位块成对设置，同一对的两个所述限位块分布在所述固定夹具的两侧，且这两个所述限位块之间的间距大于所述固定夹具的长度，以使所述限制单元能够在所述固定夹具两侧限位块限制的范围内滑动。

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