本发明属于灵巧手技术领域，设计一种刚软耦合灵巧手的一根手指(即刚软耦合气动驱动器)与制作方法
背景技术：
灵巧手是一种协助人抓取物品的机械装置，早期研发的是刚性机械手，在工厂中帮助工人搬运大型的重物，后来根据医疗需求研发出了软体灵巧手，可以帮助行动不便的人抓取物品，现在基于软体灵巧手发明一种可以改变自身刚度的灵巧手来抓取不同重量范围的物品。刚软耦合气动驱动器凭借纤维线的拉力不同和充气气压不同而改变输出力。刚软耦合气动驱动器的设计和制作存在几个难点：
(1)常见的材料和结构都是固定刚度的，通过固定刚度的材料来设计一种新型变刚度结构较困难；
(2)常见国内外制作气动驱动器的方法成功率低，如何增加制作的成功率很困难；
综上所述，目前还没有一种可以可变刚度的气动驱动器和成功率较高的制作方法。因此，本发明设计一种新型变刚度结构，并提供一种刚软耦合气动驱动器的制作方法。
技术实现要素：
本发明的目的在于设计一种新型变刚度结构，并提供一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，以解决上述背景技术中提到的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，所述的刚软耦合气动驱动器包括气动驱动器、非应变层、纤维丝、新型变刚度结构和皮肤层，所述刚软耦合气动驱动器的制作方法包括以下步骤：
(1)制作蜡模：将工业铸造蜡加热熔化，将一根方形碳纤维棒插在蜡模容器中心，将熔化的蜡倒入蜡模容器中，待蜡完全冷却固化后取出，形成蜡模；
(2)制作气动驱动器：将硅橡胶按一定比例配比倒入内芯制作容器搅拌均匀，在蜡模的碳纤维棒上用热熔胶枪固定一个连接件，再将所述部分由碳纤维棒定位后固定在内芯制作模具上，将安装好的内芯制作模具缓慢插进带有硅橡胶的内芯制作容器，硅橡胶按照设计将从内芯制作模具主体的进气孔进入，从内芯制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将内芯制作容器拆开，去除内芯制作容器外的硅橡胶，再将内芯制作模具拆开修建，即得到内部有蜡模的气动驱动器；
(3)贴非应变层并缠绕纤维丝：将制作好的带蜡模的气动驱动器平面一侧贴上非应变层，并用纤维丝将非应变层和带有蜡模的气动驱动器缠绕在一起；
(4)制作新型变刚度结构：将耐高温尼龙粒子用纤维线串在一起，抵住带有圆柱凸台的一个粒子，拉紧纤维线，使用浸蘸法将耐高温尼龙粒子外部附上一层薄蜡，将制作好的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器滴蜡连在一起；
(5)制作皮肤层：将硅橡胶按一定比例配比倒入皮肤制作容器搅拌均匀，将所述的连在一起的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器靠所述对的方形碳纤维棒固定在皮肤制作模具的帽子上，下端由所述的气动驱动器定位在皮肤制作模具的主体上，将安装好的皮肤制作模具缓慢插入装有硅橡胶的皮肤制作容器，硅橡胶按照设计将从皮肤制作模具主体的进气孔进入，从皮肤制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将皮肤制作容器拆开，去除皮肤制作容器外的硅橡胶，再将皮肤制作模具拆开修建，将拆出的部分高温中从连接件和带圆柱凸台的耐高温尼龙粒子孔中排蜡，完成一个新型变刚度结构的刚软耦合气动驱动器的制作。
作为本发明进一步的方案：所述的工业铸造蜡加热熔化，其特征在于：温度120℃，时间10分钟以上。
作为本发明进一步的方案：所述的方形碳纤维棒，其特征在于：长度为200mm，截面为2mm*2mm的正方形。
作为本发明进一步的方案：所述的蜡模容器，其特征在于：由两部分组成，主体部分的内腔长度80mm，内腔截面为半径3.5mm的半圆，蜡模盖子和主体有在同一水平面的方形孔，尺寸为2mm*2mm。
作为本发明进一步的方案：所述的内芯制作容器，其特征在于：由两部分组成，目的为了制作结束方便拆取，内腔长度为170mm，内腔截面为21mm*31mm的矩形，各处壁厚为3mm。
作为本发明进一步的方案：所述的连接件，其特征在于：材料为耐高温尼龙。
作为本发明进一步的方案：所述的内芯制作模具，其特征在于：有三部分组成，分别为模具主体，盖子和帽子，主体和盖子组成一个长度为100mm并带有半径为8.35mm的半圆和16.7mm*2mm矩形的空腔，主体一端有一个进气孔，另一端为开口，给盖子留有安装位置，盖子上有出气孔和方形碳棒定位孔。
作为本发明进一步的方案：所述浸蘸法，其特征在于：在较高的容器内加热蜡直至完全熔化，将耐高温尼龙粒子完全浸入蜡中迅速取出，耐高温尼龙粒子外侧会附着一层厚度少于0.5mm的薄薄的蜡模。
作为本发明进一步的方案：所述皮肤制作容器，其特征在于：由两部分组成，目的为了制作结束方便拆取，内腔长度为170mm，内腔截面为28mm*33mm的矩形，各处壁厚为3mm。
作为本发明进一步的方案：所述的皮肤制作模具，其特征在于：有三部分组成，分别为模具主体，盖子和帽子，主体和盖子组成一个长度为100mm并带有半径为9.35mm的半圆和18.7mm*12.2mm矩形的空腔，主体一端有一个进气孔，进气孔的一边可以用作所述气动驱动器的定位，另一端为开口，给盖子留有安装位置，盖子上有出气孔和方形碳棒定位孔。
本发明的刚软耦合气动驱动器的制作方法简单，高效并且容易学习，内芯制作模具和皮肤制作模具采用改良的两个气孔设计，制得的刚软耦合气动驱动器成功率高，使用效果好。
附图说明
为了更清楚的说明本发明所涉及的技术方案，下面对实施例或现有的技术描述中所使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图是本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中蜡模的制作示意图；
图2是本发明实施例中内芯制作模具的制作示意图；
图3是本发明实施例中内芯制作模具插入内芯制作容器时硅橡胶在内芯制作容器中液面缓慢升高的制作示意图；
图4是本发明实施例中贴非应变层和缠纤维丝的制作示意图；
图5是本发明实施例中新型变刚度结构的制作示意图；
图6是本发明实施例中浸蘸法的制作示意图；
图7是本发明实施例中皮肤制作模具的制作示意图；
图8是本发明实施例中皮肤制作模具插入皮肤制作容器时硅橡胶在皮肤制作容器中液面缓慢升高的制作示意图；
图9是本发明实施例中加热排出刚软耦合气动驱动器中蜡的制作示意图；
图10是本发明实施例中整体制作流程图。
具体实施方式
实施例
一种刚软耦合气动驱动器的制作方法，所述的刚软耦合气动驱动器包括气动驱动器、非应变层、纤维丝、新型变刚度结构和皮肤层，所述刚软耦合气动驱动器的制作方法包括以下步骤：
(1)制作蜡模：将工业铸造蜡120℃加热10分钟以上直至熔化，将一根200mm*2mm*2mm的方形碳纤维棒插在蜡模容器中心，将熔化的蜡倒入蜡模容器中，待蜡完全冷却固化后取出，形成蜡模；
(2)制作气动驱动器：将总质量60g的硅橡胶按一定ab液质量比9：1的比例倒入内芯制作容器搅拌均匀后抽气10分钟，在蜡模的碳纤维棒上用热熔胶枪固定一个连接件，再将所述部分由碳纤维棒定位后固定在内芯制作模具上，将安装好的内芯制作模具缓慢插进带有硅橡胶的内芯制作容器，硅橡胶按照设计将从内芯制作模具主体的进气孔进入，从内芯制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将内芯制作容器拆开，去除内芯制作容器外的硅橡胶，再将内芯制作模具拆开修建，即得到内部有蜡模的气动驱动器；
(3)贴非应变层并缠绕纤维丝：将制作好的带蜡模的气动驱动器平面一侧贴上非应变层，并用2000mm长的纤维丝将非应变层和带有蜡模的气动驱动器缠绕在一起；
(4)制作新型变刚度结构：将耐高温尼龙粒子用纤维线串在一起，抵住带有圆柱凸台的一个粒子，拉紧纤维线，使用浸蘸法将耐高温尼龙粒子串迅速插入熔化的蜡中并且再迅速取出，这样可以在耐高温尼龙粒子串外部附上一层薄蜡，将制作好的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器滴蜡连在一起；
(5)制作皮肤层：将总质量60g的硅橡胶按一定ab液质量比9：1的比例倒入皮肤制作容器搅拌均匀，将所述的连在一起的新型变刚度结构和缠绕纤维丝的气动驱动器靠所述对的方形碳纤维棒固定在皮肤制作模具的帽子上，下端由所述的气动驱动器定位在皮肤制作模具的主体上，将安装好的皮肤制作模具缓慢插入装有硅橡胶的皮肤制作容器，硅橡胶按照设计将从皮肤制作模具主体的进气孔进入，从皮肤制作模具帽子的出气孔流出，在常温下放置12小时，待硅橡胶完全凝固，将皮肤制作容器拆开，去除皮肤制作容器外的硅橡胶，再将皮肤制作模具拆开修建，将拆出的部分高温中从连接件和带圆柱凸台的耐高温尼龙粒子孔中排蜡，完成一个新型变刚度结构的刚软耦合气动驱动器的制作。