CN107097215B - 一种弹性机械肌肉群 - Google Patents

Abstract

一种弹性机械肌肉群，包括控制器(4)和两个肌肉索连接器(3)连接，所述两个肌肉索连接器(3)之间并联设置有若干条弹性机械肌肉索(2)，每条弹性机械肌肉索(2)由若干个弹性机械肌肉单元(1)串联而成，且每条弹性机械肌肉索(2)的两端设有第一总接线端(21)和第二总接线端(22)；所述多条弹性机械肌肉索(2)的第一总接线端(21)均在其中一个肌肉索连接器(3)内并联设置、第二总接线端(22)在另一个肌肉索连接器(3)内并联设置，且第一总接线端(21)、第二总接线端(22)分别与控制器(4)连接。借由上述技术方案，本发明提供的弹性机械肌肉群能微型化量产并适用于微型机器人领域，可实现机器人的高精度作业。

Description

一种弹性机械肌肉群

技术领域

本发明属于机械肌肉技术领域，特别是涉及一种弹性机械肌肉群。

背景技术

在实际中应用中，目前机器人的机械臂主要是通过电动机、气动和液压三种驱动方式来实现往复运动，进而实现各种功能，但由于其结构决定了尺寸不可能实现小型化和微型化，因此在小微型机器人上的应用受到限制。此外，现有机器人的运动精度不高、运动方式僵硬，难以实现精细化、精准化的操作。有鉴于上述现有机械臂存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年的实际经验和专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的机械肌肉，能够解决现有存在的问题，使其更具有实用性。经过不断研究、设计，并反复试作样品后及改进后，终于创设出具有实用性的本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有机械肌肉存在的缺陷，而提出一种可以实现机械肌肉微型化的弹性机械肌肉群，并将其应用于小微型机器人上以实现精度高的灵活作业，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种弹性机械肌肉群，包括控制器和两个肌肉索连接器，所述的两个肌肉索连接器之间并联设置有若干条弹性机械肌肉索，每条弹性机械肌肉索由若干个弹性机械肌肉单元串联而成，且每条弹性机械肌肉索的两端设有第一总接线端和第二总接线端；所述多条弹性机械肌肉索的第一总接线端均在其中一个肌肉索连接器内并联设置、第二总接线端在另一个肌肉索连接器内并联设置，且第一总接线端、第二总接线端分别与控制器连接。

较佳的，所述弹性机械肌肉单元包括通过柔性限位膜连接的动磁钢与软铁芯，该动磁钢与软铁芯之间卡置有倾斜截面弹簧，且该动磁钢、软铁芯上均凸设有单元连接器，该单元连接器用于连接相邻的两个弹性机械肌肉单元；所述软铁芯沿圆周方向开设有凹槽，该凹槽内水平绕设设有励磁线圈；若干个弹性机械肌肉单元上的励磁线圈的一端并联形成第一总接线端，另一端并联形成第二总接线端。

较佳的，所述柔性限位膜由弹性橡胶制成。

借由上述技术方案，本发明提出的一种弹性机械肌肉群通过控制器来控制电流控制信号的变化，进一步控制励磁线圈产生不同强度的磁场，磁场吸引动磁钢从而产生收缩力使弹性机械肌肉单元产生位移，进而使弹性机械肌肉索产生位移，最终使整个弹性机械肌肉群产生位移。本发明的弹性机械肌肉群由成千上万弹性机械肌肉单元组合而成，能实现高精度的灵活作业，并且其结构简单，可大批量小型化量产，对微型机器人领域的发展具有重要意义。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中机械肌肉索的结构示意图。

图3是本发明中机械肌肉单元的结构示意图。

【主要元件符号说明】

1：弹性机械肌肉单元

11：动磁钢

12：单元连接器

13：柔性限位膜

14：倾斜截面弹簧

15：软铁芯           151：凹槽

16：励磁线圈

2：弹性机械肌肉索    21：第一总接线端       22：第二总接线端

3：肌肉索连接器

4：控制器

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种弹性机械肌肉单元其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

请参阅图1，本发明的一种弹性机械肌肉群，包括控制器4和两个肌肉索连接器3，所述的两个肌肉索连接器3之间并联设置有若干条弹性机械肌肉索2，每条弹性机械肌肉索2由若干个弹性机械肌肉单元1串联而成，且每条弹性机械肌肉索2的两端设有第一总接线端21和第二总接线端22；所述多条弹性机械肌肉索2的第一总接线端21均在其中一个肌肉索连接器3内并联设置、第二总接线端22在另一个肌肉索连接器3内并联设置，且第一总接线端21、第二总接线端22分别与控制器4连接。

进一步的,弹性机械肌肉单元1包括通过柔性限位膜13连接的动磁钢11与软铁芯15，该动磁钢11与软铁芯15之间卡置有倾斜截面弹簧14，且该动磁钢11、软铁芯15上均凸设有单元连接器12，该单元连接器12用于连接相邻的两个弹性机械肌肉单元1；所述软铁芯15沿圆周方向开设有凹槽151，该凹槽151内水平绕设设有励磁线圈16；若干个弹性机械肌肉单元1上的励磁线圈16的一端并联形成第一总接线端，另一端并联形成第二总接线端。

进一步的，单元连接器12可将两个弹性机械肌肉单元1以箍接或胶接或螺纹连接或榫接或单向插入的卡接或嵌套等方式进行连接。

进一步的，如图3所示，所述动磁钢11与软铁芯15配合柔性限位膜13所组成的结构形状呈球体。但动磁钢11与软铁芯15的形状也可为圆柱、圆台等，在此不做限制。

进一步的，所述柔性限位膜13由弹性橡胶制成。

本发明的工作原理如下所述：

控制器4与电源连接可控制电源正、负极输出电流的大小。开启电源，电流信号通过在肌肉索连接器3内并联的第一总接线端和并联第二总接线端进入每条机械肌肉索2，然后每个弹性机械肌肉单元的励磁线圈16两端接通电源的正、负极并形成闭合回路，通电后的励磁线圈16产生竖直方向上的磁场，继而软铁芯15被磁化也会产生磁场，因此既有励磁线圈16产生的磁场又有软铁芯15产生的磁场，所产生的磁力也就变大，该磁力吸引动磁钢11进行运动从而压缩倾斜截面弹簧14并使其在竖直方向上产生压缩位移，从而使得弹性机械肌肉单元产生位移，进而使弹性肌肉索2产生位移，最终实现整个弹性机械肌肉群产生位移。其中弹性机械肌肉索2的位移行程等于该索上所有弹性机械肌肉单元1的位移总和，弹性机械肌肉群的位移行程等于单个弹性机械肌肉索2的位移行程。

进一步的，控制器4控制电源通入的电流大则机械肌肉群产生的位移大，电流小则位移小。

进一步的，每条弹性机械肌肉索2产生的收缩力等于单个机械肌肉单元1的收缩力，弹性机械肌肉群所产生的收缩力等于该肌肉群上的所有并联的弹性机械肌肉索2收缩力的总和。

当弹性机械肌肉群正常工作时，如需肌肉群产生的位移减小时，则按实际需求减小电源正负极输出的电流，则被压缩的倾斜截面弹簧14可提供机械肌肉单元1放松的复位力，使得弹性机械肌肉单元1的收缩位移减小，进而使肌肉群位移减小。当控制器4控制输入弹性机械肌肉群的电流为零时，则倾斜截面弹簧14完全复位，而柔性限位膜13用于机械肌肉单元1放松复位的位移限位，最终使整个弹性机械肌肉群复位。

本发明的机械肌肉单元1能够做成毫米、微米级别以下的尺寸，成千上万个机械肌肉单元1组合成的弹性机械肌肉群附着在微型机器人的金属骨架上，再结合电路、电磁、仿生、自动控制等相关领域技术，可以实现精度极高的位移行程，该微型机器人甚至能实现如人类肌肉般的灵活性、精准性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种弹性机械肌肉群，其特征在于包括控制器(4)和两个肌肉索连接器(3)，所述两个肌肉索连接器(3)之间并联设置有若干条弹性机械肌肉索(2)，每条弹性机械肌肉索(2)由若干个弹性机械肌肉单元(1)串联而成，且每条弹性机械肌肉索(2)的两端设有第一总接线端(21)和第二总接线端(22)；所述多条弹性机械肌肉索(2)的第一总接线端(21)均在其中一个肌肉索连接器(3)内并联设置、第二总接线端(22)在另一个肌肉索连接器(3)内并联设置，且第一总接线端(21)、第二总接线端(22)分别与控制器(4)连接；所述弹性机械肌肉单元(1)包括通过柔性限位膜(13)连接的动磁钢(11)与软铁芯(15)，该动磁钢(11)与软铁芯(15)之间卡置有倾斜截面弹簧(14)，且该动磁钢(11)、软铁芯(15)上均凸设有单元连接器(12)，该单元连接器(12)用于连接相邻的两个弹性机械肌肉单元(1)；所述软铁芯(15)沿圆周方向开设有凹槽(151)，该凹槽(151)内水平绕设有励磁线圈(16)；若干个弹性机械肌肉单元(1)上的励磁线圈(16)的一端并联形成第一总接线端，另一端并联形成第二总接线端；所述单元连接器(12)将两个弹性机械肌肉单元(1)以箍接或胶接或螺纹连接或榫接或单向插入的卡接或嵌套方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的弹性机械肌肉群，其特征在于，所述柔性限位膜(13)由弹性橡胶制成。

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