[發(fā)明專利]液壓仿生肌肉

無效

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• 申請日: 2014-03-07
• 公開（公告）號: CN103802126A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發(fā)明（設計）人: 何曉飛;陸亞卓;匡懋萃;范秦沛
• 申請（專利權）人: 上海當世流體動力控制設備有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B32B25/10;B32B25/02
• 代理公司: 上海藍迪專利事務所 31215
• 代理人: 張翔

技術領域

本發(fā)明涉及仿生學技術領域，尤其是一種能模擬人體或動物肌肉的具有生物力學特性、以液壓為驅動源、以膠囊的彈性為被動源的仿生器件即液壓仿生肌肉。

背景技術

以液壓源驅動的機器人其運動的執(zhí)行機構主要是液壓缸，由于液壓缸的整體結構復雜，組成的零部件較多，在驅動過程中，液壓缸是以直線往復運動驅動機器人的關節(jié)運動，而液壓缸的往復運動需雙向驅動源驅動，運動軌跡單一，不易隨機變換，導致機器人的動作生硬，缺乏運動的柔韌性。為提高機器人的生物力學特性、提高機器人運動的柔韌性，亟待需要模仿人體肌肉的力學特性，設計出一種仿生器件取代肌肉，使仿生器件的主動驅動特性模擬肌肉的收縮、被動彈性特性模擬肌肉的舒張，易于采用模糊控制完成機器人的運動過程，實現擬人化的機器人運動。

發(fā)明內容

????本發(fā)明的目的是針對現有技術的不足而提供的一種液壓仿生肌肉，本發(fā)明用于取代液壓缸驅動機器人的關節(jié)運動，使機器人的動作自然，關節(jié)運動的柔韌性增強，易于采用模糊控制完成機器人的運動過程，實現擬人化的機器人運動。

實現本發(fā)明目的的具體技術方案是：

一種液壓仿生肌肉，特點是它包括彈性膠囊、安裝耳環(huán)和高壓油口，安裝耳環(huán)固定連接于彈性膠囊兩端，高壓油口設于安裝耳環(huán)上并與彈性膠囊內部連通；其中：

所述彈性膠囊為兩端設有管口的管狀體，其管壁由內層、中間層及面層復合而成，內層為彈性密閉層，中間層為各向異性的非均質材料層，面層為彈性材質編織的網格保護層。

所述各向異性的非均質材料層為至少有一層高強度模量纖維層的彈性復合材質層，所述高強度模量纖維層纖維的排列為并排同向且縱向與彈性膠囊的軸向相同，而非網狀編織。

所述彈性膠囊中的高強度模量纖維層位于兩端管口處的部分需經高溫固化塑性處理。

所述彈性膠囊的管壁為沿軸向等厚或不等厚分布。

所述高強度模量纖維層為碳纖維層、高模量聚乙烯纖維層或芳綸纖維層。

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本發(fā)明用于取代液壓缸驅動機器人的關節(jié)運動，使機器人的動作自然，關節(jié)運動的柔韌性增強，易于采用模糊控制完成機器人的運動過程，實現擬人化的機器人運動，具有結構簡單緊湊、與系統(tǒng)連接方便的特點，還具有仿人體肌肉的生物力學特征。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結構示意圖；

圖2為本發(fā)明圖1的A—A截面局部放大示意圖；

圖3、圖4及圖5為本發(fā)明的使用狀態(tài)示意圖。

具體實施方式

參閱圖1-2，本發(fā)明包括彈性膠囊1、高壓油口2及安裝耳環(huán)3，所述彈性膠囊1為兩頭設有管口14的管狀體，其彈性膠囊1的壁由內層11、中間層12及面層13復合而成，高壓油口2固定連接于彈性膠囊1兩頭的管口14上，高壓油口2設于安裝耳環(huán)3上；所述彈性膠囊1的內層11為彈性密閉層，中間層12為各向異性的非均質材料層，面層13為彈性材質編制的網格保護層。

所述各向異性的非均質材料層為至少設有一層高強度模量纖維層121的彈性復合材質層，其中，高強度模量纖維層121的纖維并排同向排列，且纖維縱向沿彈性膠囊1的軸向布置。

所述的彈性膠囊1的高強度模量纖維層121位于兩端管口14處的部分需經高溫固化塑性處理。

所述的彈性膠囊1的管壁為沿軸向等厚分布或沿軸向不等厚分布。

以下對本發(fā)明的結構進一步說明：

a)、彈性膠囊1

本發(fā)明彈性膠囊1為管狀體，其管壁由內層11、中間層12及面層13復合而成，彈性膠囊1的內層11為彈性密閉層，通常由高彈耐油橡膠材質制成，中間層12為各向異性的非均質材料層，采用橡膠層內夾持一層或多層高強度模量纖維層121構成的彈性復合材質層，高強度模量纖維層121具有自記憶及自恢復功能，高強度模量纖維層121的纖維并排且同向排列，并且在中間層12內同向排列，其纖維縱向沿彈性膠囊1的軸向布置，為此，高強度模量纖維層121對彈性膠囊1的軸向拉伸變形制約，對彈性膠囊1的徑向膨脹變形不制約，使得中間層12材質的縱向與徑向應變特性不同，成為各向異性的非均質材料層。

為滿足機器人各關節(jié)部位對彈性膠囊1徑向膨脹系數的不同要求，本發(fā)明對構成彈性膠囊1內層11、中間層12及面層13的管壁厚度設計為沿軸向等厚分布或沿軸向不等厚分布的結構。

b)、彈性膠囊與高壓油口的連接