[發明專利]一種雙向的人工肌肉

有效

• 申請號: 201711050276.0
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN107618028B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 馮寧;李衛幸;王樂;賈皓哲;王景澤;常英麗;趙志敏;代克杰
• 申請（專利權）人: 平頂山學院
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10
• 代理公司: 23109 哈爾濱市松花江專利商標事務所
• 代理人: 賈澤純

一種雙向的人工肌肉，本發明涉及人工肌肉技術領域，它為了解決人工肌肉難以實現雙向作用的問題。該雙向的人工肌肉是在氣動肌肉的彈性軟管的外表面包裹有編織網管，其中編織網管是由異質性雙股尼龍纖維編織而成，異質性雙股尼龍纖維是兩根異質性尼龍纖維緊密絞合形成雙股絞線，所述的異質性尼龍纖維是在纖維表面纏繞有一層碳納米紙。本發明對碳納米紙通電情況下，碳納米紙會產生大量的熱量，捻在一起的異質性肌肉編織成的網套和氣囊受熱伸長，伸長率可達到67％，當加上氣壓激勵作用，捻在一起的異質性肌肉編織成的網套和氣囊在氣壓激勵的作用下實現主動收縮，該高性能的人工肌肉實現了雙向作用。

技術領域

本發明涉及人工肌肉技術領域，具體為一種雙向的人工肌肉。

背景技術

目前，仿生型的肌肉主要有三種，包括：電致收縮聚合物人工肌肉、形狀記憶合金和氣動肌肉。電致收縮聚合物人工肌肉主要是指在外電場誘導下，通過材料內部構造改變產生多種形式的力學響應的肌肉結構，響應的形式可以有伸縮、彎曲、束緊或膨脹等，從而實現牽引、緊固等機械功能。形狀記憶合金可在特定的溫度范圍內產生與溫度成函數關系的位移和力，可將熱能轉換為機械能，再通過控制加熱或冷卻，即可獲得重復性良好的設定的循環動作，而且對溫度敏感性高，輸出應力大；其主要特征是具有形狀記憶效應，及某些經過變形的金屬具有受熱后能恢復其變形前形狀的能力，即自身的晶體狀態在外界溫度變化的情況下發生改變。氣動肌肉主要由內部的橡膠管或可膨脹氣囊及外部的編織網構成，可以實現直接驅動，具有可彎曲，結構簡單，動作靈活，易于控制，功率質量比大等特性。

US009755135B1專利中提出了一種制造新穎、高級、高電活性物質和高度電活性致動器的方法，其作用是人工肌肉、肌腱、筋膜、肌束膜和皮膚上的皺紋，以及收縮的首選運動，包括離子束、交叉連接的電活性物質、溶劑、電極、杠桿或其他物體的附件和涂層。高電活性物質的成分和電極配置的高度由電力電活性激活，當允許放松回到原來的構象或電極的極性反轉時，發生擴張，這些運動可以安排，如對抗等。

但上述人工肌肉的結構復雜，難以實現雙向的結構變形。

發明內容

本發明的目的是為了解決人工肌肉難以實現雙向作用的問題，而提供一種能夠實現雙向運動的人工肌肉。

本發明雙向的人工肌肉是在氣動肌肉的彈性軟管的外表面包裹有編織網管，其中編織網管是由異質性雙股尼龍纖維編織而成，異質性雙股尼龍纖維是兩根異質性尼龍纖維沿反向緊密絞合形成雙股絞線，所述的異質性尼龍纖維是在纖維表面纏繞有一層碳納米紙。

本發明雙向的人工肌肉是利用廉價的尼龍纖維(如釣魚線或縫紉線)，在尼龍纖維上纏繞有一層碳納米紙，沿反向捻在一起，形成異質性雙股肌肉，捻在一起的異質性肌肉編織成網套包裹在氣囊上形成高性能人工肌肉；在通電情況下，碳納米紙會產生大量的熱量，捻在一起的異質性肌肉編織成的網套和氣囊受熱伸長，伸長率可達到67％，此時加上氣壓激勵作用，捻在一起的異質性肌肉編織成的網套和氣囊在氣壓激勵的作用下實現主動收縮，高性能的人工肌肉實現了雙向作用。

附圖說明

圖1是兩根異質性尼龍纖維反向絞合的結構示意圖；

圖2是本發明雙向的人工肌肉在不同狀態下的結構示意圖，其中(a)代表自然狀態，(b)代表受熱伸長狀態，(c)代表受氣壓激勵收縮狀態。

具體實施方式

具體實施方式一：本實施方式雙向的人工肌肉是在氣動肌肉的彈性軟管的外表面包裹有編織網管，其中編織網管是由異質性雙股尼龍纖維編織而成，異質性雙股尼龍纖維是兩根異質性尼龍纖維沿反向緊密絞合形成雙股絞線，所述的異質性尼龍纖維是在纖維表面纏繞有一層碳納米紙。

本實施方式兩根異質性尼龍纖維沿反向緊密絞合的結構示意圖如圖1所示。