(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210859386.6 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 李俊　邵兆稳　左照天　赵文韬　 (74)专利代理 机构 南京众联专利代理有限公司 32206 专利代理师 许小莉 (51)Int.Cl. B25J 17/02(2006.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 基于肌肉横桥结构的柔性驱动器及其制作 方法及测试系统 (57)摘要 本发明提出一种基于肌肉横桥结构的柔性 驱动器及其制作方法及测试系统， 包括一个可折 叠结构的骨架作为承 载主体， 骨架外侧通过柔性 密封膜密封包裹， 且骨架的左动力板和右动力板 向外延伸出柔性密封膜的外侧， 负 压管的一端伸 入柔性密封膜， 另一端用于连接负 压源为柔性驱 动器提供动力； 骨架包括左动力板、 右动力板、 位 于左动力板和右动力板上部的顶板、 位于左动力 板和右动力板 下部的底板； 左/右动力板和顶/底 板之间分别可转动连接至少两条竖直面板， 且 左/右动力板和顶/底板之间的竖直面板数量及 结构参数均相同； 底板与顶板的两侧之间可转动 连接有两个侧板， 位于同一侧的两个侧板之间也 可转动连接。 该驱动器可以获得良好的力保持性 和较大的输出力。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115179320 A 2022.10.14 CN 115179320 A 1.一种基于肌肉横桥结构的柔性驱动器， 其特征在于， 该柔性驱动器具有一个可折叠 结构的骨架作为承载主体， 所述骨架外侧 通过柔性密封膜密封包裹， 且所述骨架的左动力 板和右动力板 向外延伸出所述柔性密封膜的外侧， 负压管 的一端伸入所述柔性密封膜， 另 一端用于连接负压源为所述柔性驱动器提供动力； 所述骨架包括所述的左动力板、 右动力 板、 位于左动力板和右动力板上部的顶板、 位于左动力板和右动力板下部的底板； 所述左/ 右动力板和所述顶/底板 之间分别可转动连接至少两条竖直面板， 且 所述左/右动力板和所 述顶/底板之间的竖直面板数量及结构参数均相同； 所述底板与顶板的两侧之间可转动连 接有两个侧板， 位于同一侧的两个侧板之间也可转动连接 。 2.根据权利要求1所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器， 其特征在于， 每个所述竖直 面板的结构参数相同。 3.根据权利要求1所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器， 其特征在于， 每个所述侧板 的结构参数相同。 4.一种权利要求1 ‑3之一所述基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法， 其特征在 于， 所述方法为： 将用于作为骨架的硬质材料贴片包括左动力板、 右动力板、 顶板、 底板， 竖 直面板、 侧 面板粘贴在柔性薄膜上， 在相邻的硬质材料贴片之间形成折痕并通过折痕发生 相对转动， 然后 将硬质材料和柔性薄膜的组合体经过裁剪、 折叠、 粘贴得到可折叠结构的骨 架， 然后用柔 性密封膜密封并装配负压管即可 得到所述的柔 性驱动器。 5.根据权利要求4所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法， 其特征在于， 在 制作过程中， 设定： p为 驱动器内外侧的压强差， L1为竖直面板的高度， L2,L4分别代表顶板和 底板的长度， h代表竖直面板和顶板、 底板、 左动力板、 右动力板的宽度， L3代表侧面板的宽 度， d0代表左动力板或者右动力板上相邻两个竖直面板的可转动连接之间的中心距， L0代表 竖直面板的转动中心和与其邻近的顶板或底板外表面之间的距离， SN1为顶板或底板的面 积， SN2为侧面板的面积， SN3为竖直面板的面积， SN4为左动力板或右动力板所受的均布载荷 的等效面积， FN1,FN2,FN3,FN4分别为顶板或底板、 侧面板、 竖直面板、 左动力板或右动力板所 受均布载荷的等效集中力， FN2r为侧面板所受载荷FN2转换到水平面板上的等效集中力； 根据公式(1) ‑公式(2)优化上述设计参数， 以使驱动器产生理想的输出力FA； 其中， μ是上述转换中FN2r的力臂的系数， 由侧面支撑结构的尺寸决定， θ为竖直面板与 水平板之间的夹角， β 为相邻的两个侧面板之间的角度的一半， 且 根据公式(3)在竖直面板的高度L1的约束范围内优化该设计参数， 以使驱动器产生理想 的位移S： S＝2L1cosθ (3) 6.一种权利要求1 ‑3之一所述基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115179320 A 2于， 所述方法为： 分别制作左动力板、 右动力板、 顶板、 底板， 竖直面板、 侧面板； 然后将其按 照权利要求1所述连接方式组装起来并采用柔性密封膜密封后装配负压管， 所用的左动力 板、 右动力板、 顶板、 底板， 竖直面板、 侧面板采用机加工或者注塑或者铸造或者3D打印的方 式制作。 7.根据权利要求6所述的基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的制作方法， 其特征在于， 在 制作过程中， 设定： p为 驱动器内外侧的压强差， L1为竖直面板的高度， L2,L4分别代表顶板和 底板的长度， h代表竖直面板和顶板、 底板、 左动力板、 右动力板的宽度， L3代表侧面板的宽 度， d0代表左动力板或者右动力板上相邻两个竖直面板的可转动连接之间的中心距， L0代表 竖直面板的转动中心和与其邻近的顶板或底板外表面之间的距离， SN1为顶板或底板的面 积， SN2为侧面板的面积， SN3为竖直面板的面积， SN4为左动力板或右动力板所受的均布载荷 的等效面积， FN1,FN2,FN3,FN4分别为顶板或底板、 侧面板、 竖直面板、 左动力板或右动力板所 受均布载荷的等效集中力， FN2r为侧面板所受载荷FN2转换到水平面板上的等效集中力； 根据公式(1) ‑公式(2)优化上述设计参数， 以使驱动器产生理想的输出力FA； 其中， μ是上述转换中FN2r的力臂的系数， 由侧面支撑结构的尺寸决定， θ为竖直面板与 水平板之间的夹角， β 为相邻的两个侧面板之间的角度的一半， 且 根据公式(3)在竖直面板的高度L1的约束范围内优化该设计参数， 以使驱动器产生理想 的位移S： S＝2L1cosθ (3) 8.一种权利要求1 ‑3之一所述基于肌肉横桥结构的柔性驱动器的测试系统， 其特征在 于， 所述测试系统包括位移传感器、 拉压力传感器、 电推杆、 真空压力表、 真空比例阀、 电磁 换向阀、 减压阀、 真空泵； 所述左动力板通过连接结构一与所述拉压力传感器连接， 所述右 动力板通过连接结构二与所述位移传感器以及所述的电推杆连接； 所述电推杆通过连接结 构三固定在基座上； 所述位移传感器及拉压力传感器通过连接结构四固定在基座上； 所述 真空泵通过真空压力表、 真空比例阀、 电磁换向阀、 减压阀连接所述柔性驱动器的负压管， 其中电推杆用于控制右动力板的位置， 通过位移传感器测试右动力板的位置， 进而获得柔 性驱动器的位移， 柔 性驱动器的压强由真空泵通过真空比例阀和电磁阀产生。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115179320 A 3