[發(fā)明專利]平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910369535.9
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110116404B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建彬;解迪生;左思洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/14
• 分類號(hào): B25J9/14
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開(kāi)提供一種平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，包含多個(gè)單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊，每個(gè)單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊，包括：內(nèi)氣缸組，包含多個(gè)薄膜氣缸，薄膜氣缸，包括：框架，在對(duì)應(yīng)的端面設(shè)置有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)；薄膜，對(duì)應(yīng)內(nèi)凹結(jié)構(gòu)設(shè)置，其與內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的表面間隔預(yù)定距離形成薄型氣腔；氣缸桿，設(shè)置于薄膜上，氣缸桿有中空氣路通道，與薄型氣腔相通；拉動(dòng)帶，與氣缸桿相連平行布置于內(nèi)氣缸組兩側(cè)，拉動(dòng)帶內(nèi)包括與氣缸桿的氣路通道相連通的內(nèi)置氣路；限位帶，設(shè)置于相鄰的薄膜氣缸之間，兩端分別連接內(nèi)氣缸組兩側(cè)的拉動(dòng)帶，用于限制與限位帶連接處的拉動(dòng)帶產(chǎn)生相對(duì)位移；以及充氣部，與拉動(dòng)帶相連，用于連接外置氣源后為單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊充氣。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及氣動(dòng)人工肌肉領(lǐng)域，尤其涉及一種平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉；具體分為單作用類型和雙作用類型正壓氣動(dòng)人工肌肉。

背景技術(shù)

氣動(dòng)人工肌肉是一種在一定氣壓條件下可以如同肌肉收縮提供輸出力的致動(dòng)器，類似于肌肉的，廣泛用于仿生機(jī)器人，醫(yī)療機(jī)器人，外骨骼，工業(yè)等場(chǎng)景，具有高功率質(zhì)量比等特點(diǎn)。

然而由于現(xiàn)有的正壓氣動(dòng)人工肌肉會(huì)在應(yīng)用時(shí)在厚度方向或徑向產(chǎn)生較大的變化，導(dǎo)致其集成化應(yīng)用出現(xiàn)困難，具體表現(xiàn)為需要相較于其不作用狀態(tài)時(shí)更大的安裝空間，造成設(shè)備臃腫，浪費(fèi)使用空間。負(fù)壓人工肌肉在應(yīng)用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)厚度方向的變化，但是其受制于負(fù)壓上限的影響，輸出力會(huì)受到限制。且速度性遠(yuǎn)低于正壓人工肌肉。

發(fā)明內(nèi)容

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

基于上述問(wèn)題，本公開(kāi)提供了一種平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，以緩解現(xiàn)有技術(shù)中正壓氣動(dòng)人工肌肉集成化應(yīng)用困難，安裝空間大，造成設(shè)備臃腫，浪費(fèi)使用空間等技術(shù)問(wèn)題。

(二)技術(shù)方案

在本公開(kāi)中一個(gè)方面，提供一種平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，其為單作用類型，包含多個(gè)單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊，每個(gè)所述單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊，包括：內(nèi)氣缸組，包含多個(gè)薄膜氣缸，所述薄膜氣缸，包括：框架，在對(duì)應(yīng)的端面設(shè)置有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)；薄膜，對(duì)應(yīng)所述內(nèi)凹結(jié)構(gòu)設(shè)置，其與內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的表面間隔預(yù)定距離形成薄型氣腔；氣缸桿，設(shè)置于所述薄膜上，所述氣缸桿有中空氣路通道，與所述薄型氣腔相通；拉動(dòng)帶，與所述氣缸桿相連平行布置于所述內(nèi)氣缸組兩側(cè)，所述拉動(dòng)帶內(nèi)包括與氣缸桿的氣路通道相連通的內(nèi)置氣路；限位帶，設(shè)置于相鄰的薄膜氣缸之間，兩端分別連接內(nèi)氣缸組兩側(cè)的拉動(dòng)帶，用于限制與限位帶連接處的拉動(dòng)帶產(chǎn)生相對(duì)位移；以及充氣部，與所述拉動(dòng)帶相連，用于連接外置氣源后為所述單作用氣動(dòng)人工肌肉模塊充氣。

在本公開(kāi)中另一個(gè)方面，還提供一種平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，其為雙作用類型，包括多個(gè)雙作用人工肌肉模塊，每個(gè)所述雙作用人工肌肉模塊，包括：內(nèi)氣缸組，包含多個(gè)薄膜氣缸，所述薄膜氣缸，包括：框架，在對(duì)應(yīng)的端面設(shè)置有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)；薄膜，對(duì)應(yīng)所述內(nèi)凹結(jié)構(gòu)設(shè)置，其與內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的表面間隔一定距離形成薄型氣腔；氣缸桿，設(shè)置于所述薄膜上，所述氣缸桿有中空氣路通道，與所述薄型氣腔相通；拉動(dòng)帶，與所述氣缸桿相連平行布置于所述內(nèi)氣缸組兩側(cè)，所述拉動(dòng)帶內(nèi)包括與氣缸桿的氣路通道相連通的內(nèi)置氣路；外氣缸組，設(shè)置于所述拉動(dòng)帶的外側(cè)，包括多個(gè)外氣缸，所述外氣缸包括：外氣缸框架，一側(cè)端面設(shè)置有內(nèi)凹結(jié)構(gòu)；外氣缸薄膜，對(duì)應(yīng)所述外氣缸框架的內(nèi)凹結(jié)構(gòu)設(shè)置，其與內(nèi)凹結(jié)構(gòu)的表面間隔一定距離形成薄型氣腔；以及外氣缸桿，設(shè)置于所述外氣缸薄膜上，所述外氣缸桿有中空氣路通道，與所述薄型氣腔相通。

在本公開(kāi)實(shí)施例中，所述的平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，當(dāng)從充氣部充入壓縮氣體時(shí)，氣體經(jīng)氣缸桿內(nèi)的氣路通道進(jìn)入所述薄形氣腔，壓力升高使薄膜被頂起，帶動(dòng)所述氣缸桿向外動(dòng)作產(chǎn)生輸出力。

在本公開(kāi)實(shí)施例中，所述的平面模塊化氣動(dòng)人工肌肉，其制備方式包括：一體成型注塑、3D打印或MEMS。

在本公開(kāi)實(shí)施例中，所述充氣部包括氣管和充氣帶，所述充氣帶有中空氣路與拉動(dòng)帶中內(nèi)置氣路連通。

在本公開(kāi)實(shí)施例中，所述外氣缸組與所述內(nèi)氣缸組分別設(shè)置于所述拉動(dòng)帶兩側(cè)。