一种低熔点合金变刚度温度控制方法及结构和软体机械手.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115958615A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310029456.X(22)申请日2023.01.09(71)申请人江西理工大学地址341000江西省赣州市章贡区红旗大道86号(72)发明人胡俊峰蔡铭炜温涛(74)专利代理机构北京慕达星云知识产权代理事务所(特殊普通合伙)11465专利代理师李云(51)Int.Cl.B25J11/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种低熔点合金变刚度温度控制方法及结构和软体机械手(57)摘要本发明公开了一种低熔点合金变刚度温度控制方法及结构和软体机械手，包括安装架和连接在安装架上的多个低熔点合金变刚度温度控制结构；低熔点合金变刚度温度控制结构包括气动软体驱动器，和与气动软体驱动器内/外表面贴合固定的变刚度层，变刚度层内封装有低熔点合金；将低熔点合金温度控制在其熔点温度±0.5℃范围内，通过加热或者冷却使低熔点合金吸收或释放相变潜热所需能量，以实现低熔点合金的快速融化和凝固。本发明针对软体机械结构主流的干扰变刚度方式刚度小与低熔点合金变刚度方式反应慢的缺陷，合金只需在吸收或者释放潜热和使合金升高或降低一度的热量即可完成相变，实现现有方法无法实现的无级刚度调节。CN115958615ACN115958615A权利要求书1/1页1.一种低熔点合金变刚度温度控制方法，其特征在于，将低熔点合金温度控制在其熔点温度±0.5℃范围内，通过加热或者冷却使低熔点合金吸收或释放相变潜热所需能量，以实现低熔点合金的快速融化和凝固。2.根据权利要求1所述的一种低熔点合金变刚度温度控制方法，其特征在于，通过调节低熔点合金加热提供热量和水冷却带走的热量，控制低熔点合金在达到熔点后吸收或释放的潜热的热量，从而实现对低熔点合金在潜热阶段固相和液相的比例控制。3.一种低熔点合金变刚度温度控制结构，其特征在于，包括气动软体驱动器(1)，和与所述气动软体驱动器(1)内/外表面贴合固定的变刚度层(2)，所述变刚度层(2)内封装有低熔点合金，所述低熔点合金通过权利要求1或2所述的一种低熔点合金变刚度温度控制方法实现快速融化和凝固。4.根据权利要求3所述的一种低熔点合金变刚度温度控制结构，其特征在于，所述气动软体驱动器(1)为封闭的二分之一波纹膨胀管结构，所述气动软体驱动器(1)一端具有与其内腔连通的气管(11)。5.根据权利要求3所述的一种低熔点合金变刚度温度控制结构，其特征在于，所述变刚度层(2)包括硅胶包裹层(21)，所述硅胶包裹层(21)与所述气动软体驱动器(1)内/外表面贴合固定，所述硅胶包裹层(21)内部形成有两个冂型腔室(22)，外侧的所述冂型腔室(22)内封装有低熔点合金与加热丝(23)，内侧的所述冂型腔室(22)内设有冷却水流动管道(24)。6.根据权利要求5所述的一种低熔点合金变刚度温度控制结构，其特征在于，所述低熔点合金加热方式为焦耳加热；所述低熔点合金冷却方式为水对流冷却方式。7.根据权利要求6所述的一种低熔点合金变刚度温度控制结构，其特征在于，通过调整低熔点合金加热的功率和所述冷却水流动管道(24)内冷却液体的温度和流速，控制低熔点合金的温度和内部热量与相变的发生；通过调整热量的供给和损失，控制低熔点合金的固液比例，从而表现出不同的刚度。8.一种软体机械手，其特征在于，包括安装架(3)，和连接在所述安装架(3)上的多个权利要求3‑5中任一项所述的低熔点合金变刚度温度控制结构。9.根据权利要求6所述的一种软体机械手，其特征在于，多个所述低熔点合金变刚度温度控制结构环状均匀布置在所述安装架(3)的外侧。2CN115958615A说明书1/5页一种低熔点合金变刚度温度控制方法及结构和软体机械手技术领域[0001]本发明涉及软体机器人技术领域，更具体的说是涉及一种低熔点合金变刚度温度控制方法及结构和软体机械手。背景技术[0002]软材料使软体机器人拥有高度的柔顺性、灵活性和安全性，但同时也大幅削弱了软体机器人的刚度，由此产生了低负载、低输出力和低稳定性等问题。因此，如何调节软体机器人的刚度，使其可以实现刚柔转换提升机器人的性能，从而能够承担更多的任务，是软体机器人研究的一个重要领域。[0003]现有的软体人变刚度方式以干扰、拮抗、智能材料、相变等为主。干扰是目前应用较广的一种变刚度方式，通过抽取负压的方式将颗粒、层、线等材料挤压在一起提高摩擦力，实现整体的刚度提升，如本申请人已经申请过的公开号为CN109249385A、CN111055299A和CN111941462A等发明专利，但是此种方式仍然存在刚度调节范围小，可调刚度低的问题。拮抗是通过结构的特殊布置，利用软体机器人中不同运动的拮抗