本发明涉及机器人技术领域，具体而言，尤其涉及一种电流变液控制的变刚度软体机械臂。
背景技术
随着时代的飞速发展和科技的不断进步，人们对智能化设备的需求也越来越高。近些年来，机器人作为其中的典型代表也在科技革新中取得了很大的技术突破。传统刚性机器人的执行部件一般采用空间开链连杆机构，由多个运动副(包括移动副和转动副)连接而成，控制精度高，承载能力大，刚性好。然而随着时间的推移，刚性机器人的缺点也逐渐显现出来，传统刚性机器人刚度较大，非结构化环境下适应能力差，灵巧性低，自由度较小，设计结构复杂，工作空间有限。人们在刚性机器人的基础上有进一步研发出许多仿生连续体机器人，无限的自由度基本上满足了绝大多数复杂的环境。在仿生学基础上研究人员通过模仿自然界中软体生物的生物力学特性，设计制造了由新型软体材料构成的软体机器人，由软体材料代替传统刚性材料，以此来实现更高的自由度和空间利用率。然而，当前软体机器人，由于自身材质所限，刚度较低，难以保持固定姿态，无法应用于更广阔领域，解决软体机器人刚度问题迫在眉睫。
技术实现要素：
根据上述提出传统机械臂刚度较大，非刚性结构化环境适应能力差，灵巧性低，自由度较小设计结构复杂，工作空间有限，并且，现今的软体机器人刚度有限且不可调的技术问题，而提供一种多自由度运动且刚度可调的电流变液控制的变刚度软体机械臂模块。
本发明采用的技术手段如下：
一种电流变液控制的变刚度软体机械臂，包括多个软体变刚度机械臂模块和用于连接各模块的连接部，所述软体变刚度机械臂模块包括软体机械臂本体、密封装置、底座和设于软体机械臂本体内部的变刚度装置，所述软体机械臂本体端部具有圆柱形凸起，所述密封装置与所述凸起相连，所述软体机械臂本体中心开设通孔，所述变刚度装置设于所述通孔内，所述底座置于所述软体机械臂本体和所述密封装置之间。
进一步地，所述变刚度装置包括变刚度腔室、作为所述变刚度腔室中间型芯的柔性电极(+)、附着于所述变刚度腔室内壁表面的柔性电极(-)和充满柔性电极(+)、柔性电极(-)中间腔室的电流变液，柔性电极与外电源相连接，通过改变电压，改变电流变液的刚度。
进一步地，所述柔性电极(-)和柔性电极(+)之间还设有保持间距的设有通孔的变刚度腔室支架。
进一步地，所述密封装置包括内部密封组件和外部密封组件，所述外部密封组件将所述凸起包裹进行外部密封，所述内部密封组件置于所述凸起内部进行内部密封，所述内部密封组件外部和外部密封组件内部相连接处设有互相匹配的螺纹。
进一步地，所述外部密封组件的外圆周r1大于所述底座开设的通孔的圆周r2，所述内部密封组件的外圆周r3小于所述底座开设的通孔的圆周r2，使得所述外部密封组件坐落于所述底座上。
进一步地，所述密封装置深入所述软体机械臂本体处开设软体机械臂本体内部气腔。
进一步地，所述内部密封组件中心开设螺纹通孔，通过与快速接头相连的气管为所述内部气腔充气。
进一步地，所述内部气腔为三个，均布开设于所述软体机械臂本体内，每个气腔均通过密封装置与气管相连，通过气阀单独控制。
进一步地，所述软体机械臂本体为柔性材料，本体外部设有嵌入式的螺旋状纤维，螺旋线的螺距、高度比为1:25。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、变刚度软体机械臂具有变刚度功能，能够保持姿态，并拥有较大的输出力。
2、变刚度软体机械臂有多自由度，能够适应复杂的环境。
3、包裹性好，能够尽可能避免对环境及生物造成损害，影响产品品质。
4、结构简单、可控性好、普及性好、可靠性高、价格合理。
5、可实现大范围的无极调速，输出调整简便，应用范围广泛。
基于上述理由本发明可在机器人领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种电流变液控制的变刚度软体机械臂模块结构示意图。
图2为本发明软体变刚度机械臂模块部分结构示意图。
图3为本发明软体变刚度机械臂模块剖面示意图。
图4为本发明软体变刚度示意图。
图5为本发明密封结构示意图。
图6为本发明底座单元结构示意图。
图中：1密封装置，2底座，3变刚度装置，4软体机械臂本体，5连接部，21软体臂密封部，22软体纤维增强结构，23软体凸出部，31软体机械臂本体内部气腔，32凸起，33软体纤维增强结构，34软体中间通孔(承载软体变刚度结构)，41电流变液，42变刚度腔室支架，43柔性电极(+)，44柔性电极(-)，51凸起，52外部密封组件，53内部密封组件。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1所示，本发明提供了一种电流变液控制的变刚度软体机械臂，包括多个软体变刚度机械臂模块和用于连接各模块的连接部5，如图2所示，所述软体变刚度机械臂模块包括软体机械臂本体4、密封装置1、底座2和设于软体机械臂本体4内部的变刚度装置3，所述软体机械臂本体4端部具有圆柱形凸起32，所述密封装置1与所述凸起32相连，如图3所示，所述软体机械臂本体4中心开设通孔，所述变刚度装置3设于所述通孔内，所述底座2置于所述软体机械臂本体4和所述密封装置1之间。
软体臂高度为150mm，中心半径为35mm；两端半径为40mm。软体臂模块由elastosilm4601硅胶a、b两种组分以9:1比例混合后模具浇筑制造而成，软体充气腔室一段与软体密封装置1相连，密封装置与气管相连实现充气，从而实现弯曲过程。为增加充其量保证弯曲程度，软体臂本体外有纤维增强结构，所选用的纤维聚乙烯纤维，型号1600d。
软体臂本体包括软体臂密封部21、软体纤维增强结构22、软体凸出部23。所述变刚度装置3包括变刚度腔室、作为所述变刚度腔室中间型芯的柔性电极(+)43、附着于所述变刚度腔室内壁表面的柔性电极(-)44和充满柔性电极(+)43、柔性电极(-)44中间腔室的电流变液41，柔性电极与外电源相连接，通过改变电压，实现电流变液的“液—固—液”的转变，从而改变电流变液的刚度。所述柔性电极(-)44和柔性电极(+)43之间还设有保持间距的设有通孔的变刚度腔室支架42。整个软体变刚度装置半径为8mm，长度为150mm。
如图5所示，所述密封装置包括内部密封组件53和外部密封组件52，所述外部密封组件52将所述凸起51包裹进行外部密封，所述内部密封组件53置于所述凸起51内部进行内部密封，所述内部密封组件53外部和外部密封组件52内部相连接处设有互相匹配的螺纹。
如图6所示，所述外部密封组件52的外圆周r1大于所述底座2开设的通孔的圆周r2，所述内部密封组件53的外圆周r3小于所述底座2开设的通孔的圆周r2，使得所述外部密封组件52坐落于所述底座2上。
所述密封装置1深入所述软体机械臂本体4处开设软体机械臂本体内部气腔31。所述内部密封组件53中心开设螺纹通孔34，通过与快速接头相连的气管为所述内部气腔31充气。所述内部气腔31为三个，均布开设于所述软体机械臂本体4内，每个气腔31均通过密封装置1与气管相连，通过气阀单独控制。当进行气压驱动时，作用是能够保证输入压力越大，密封力越大，压合越紧密，从而实现密封。
所述软体机械臂本体4为柔性材料，本体外部设有嵌入式的螺旋状纤维33，螺旋线的螺距、高度比为1:25。
整个装置在工作过程中，通过气阀对不同的软体臂腔室充气，实现软体臂的弯曲形态的不同；与此同时，中心腔室变刚度模块通过调节电压的大小而改变电流变液的状态，从而改变软体臂的刚度。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。