[發明專利]一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉

有效

• 申請號: 201510440930.3
• 申請日: 2015-07-25
• 公開（公告）號: CN105030389B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 郝麗娜;楊輝;薛幫燦;陳洋
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A61F2/54
• 分類號: A61F2/54;A61F2/60;B25J19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉，其特點：在彈性橡膠管(13)向內依次置有波紋管(7)、支撐架(8)和(10)、9根連接細彈簧(6)、形狀記憶合金彈簧(9)，彈性橡膠管(13)向外安裝有起束縛作用的編織網(12)；彈性橡膠管(13)的一端向外依次裝有前端密封用內堵頭(5)、前端密封及連接用外堵頭(3)、前端氣動接頭(2)、前端緊固用外卡箍(1)；彈性橡膠管(13)另一端向外依次裝有后端密封用內堵頭(14)、后端密封及連接用外堵頭(15)、后端氣動接頭(16)、后端緊固用外卡箍(17)；前端外堵頭(3)上開有兩個進氣口(4)，后端外堵頭(15)上開有兩個排氣口(18)(19)，支撐架(8)(10)上開有導線通口，引出導線(11)、使得形狀記憶合金彈簧前端導線引入到后端，隨波紋管內部排氣口(18)引出，方便對形狀記憶合金彈簧通電加熱；該氣動肌肉內部兩個支撐架由九根細彈簧與前后堵頭相連接，九根細彈簧和形狀記憶合金彈簧初始時均處于拉伸狀態；波紋管兩端依靠前后兩端的內外堵頭壓緊固定；彈性橡膠管和外層編織網套在外堵頭上，然后用外卡箍進行固定；兩條導線均帶有絕緣膜，防止發生短路現象。

2.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉開始工作時，氣源通過導管連接到進氣口的氣動接頭上，氣體通入波紋管和橡膠管之間的封閉空間，使橡膠管徑向膨脹，并且側壁緊貼編織網，軸向收縮，產生收縮力，因編織網具有極低的延展性，所以軸向主要靠編織網產生收縮力；此時形狀記憶合金彈簧處于不通電狀態，會隨著氣動肌肉的收縮而收縮，在氣動肌肉內部達到設定壓強后，開始對形狀記憶合金彈簧通電加熱，使其發生奧氏體相變，產生主動收縮變形，帶動氣動肌肉進一步收縮，使氣動肌肉在保持內部壓強不變的情況下，能夠進一步增加收縮率；在氣動肌肉需要減小收縮量進行工作時，對形狀記憶合金彈簧斷電處理，并由另一路進氣口向波紋管內部通入流通氣體，使形狀記憶合金彈簧快速降溫，回復通電前狀態，之后再調節波紋管與橡膠管間的氣體壓強，完成工作要求；在整個工作過程中，波紋管始終隨著氣動肌肉的軸向運動而運動，兩個支撐架由處于拉伸狀態的細彈簧帶動，隨著氣動肌肉軸向運動。

3.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉內部的波紋管可隨著氣動肌肉的軸向運動而運動，并且表面涂上隔熱膠，可以防止形狀記憶合金彈簧加熱時對波紋管以外部分氣體和彈性橡膠管產生影響，另外波紋管把內外兩部分氣體隔開，使得內外兩部分氣體完成不同的任務，而且互不影響。

4.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉的兩個支撐架，作用是防止波紋管由于外部氣壓作用而產生徑向收縮；九根細彈簧一方面用來固定支撐架，另一方面使支撐架隨著氣動肌肉產生軸向運動。

5.根據權利要求1所述的一種基于形狀記憶合金彈簧的智能氣動肌肉前后兩端的外堵頭和內堵頭之間采用螺紋連接的方式固定到一起；同時前后兩端的外堵頭設計有連接用吊耳，可以直接連接外負載，或是連接傳動機構。