CN108356808B - 快速动作的仿生机械肌肉 - Google Patents

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Abstract

一种可以快速动作的仿生机械肌肉，该肌肉的单元为相互咬扣的一对电磁阀，该对电磁阀相吸或相斥时变短或变长，从而达到伸缩的目的。同时，电磁阀对可以伸展的距离大小配套，因而可以实现精确控制。

Description

快速动作的仿生机械肌肉
技术领域
一种机械仿生肌肉，尤其是一种可以快速动作的机械仿生肌肉。
背景技术
尽管机器人的研究取得日趋完善，但与真人相比，动作仍然比较呆板迟缓，主要原因是缺少一种快速的驱动方式；另一方面，虽然可以模仿人类肌肉的研究已经取得很多成果，但离实际应用还有很长的路要走。因此，在目前情况下，我们需要一种能快速动作又能实际应用的方法来解决机器人动作呆板缓慢的问题。
发明内容
本发明的目的就是解决机器人动作呆板迟缓的问题，提供一种能快速动作并能提供足够力量的机械式仿生肌肉。
本发明的技术方案是这样实现的：该装置由相互咬扣的电磁阀对(仿生肌肉单元)、阀芯组件、导电带、球形接头、控制模块等组成。工作时，控制模块把根据计算或学习得到的数据转换为控制电磁阀对的数字信号，电磁阀对通过解码器对接收到的数字信号按地址解码，得到开关指令，通过线圈驱动转换模块，使电磁阀对吸合或者推开，从而达到缩短或伸长的目的。
电磁阀对的动作距离大小搭配，控制模块根据要求的动作尺寸计算出需要分别几个不同尺寸的电磁阀对动作，从而精确控制伸长和缩短的尺寸。电磁阀对的力量也有不同，会配置一些短距离的及力量大的单元在启动或制动时分别首先动作和最后动作，减少电能消耗。
为使动作稳定，动作尺寸的计算及控制方式为根据动作大小，可以分为两步或更多步到位。工作情况等数据由信号线反馈给控制模块，从而监测和及时调整动作。该仿生肌肉也可以通过控制电磁阀对单元分步骤的动作，从而控制动作的快慢。
该仿生肌肉端部采用类似骨骼的球状连接，使转动更灵活；在某些情况下，比如空间限制或力量要求，仿生肌肉可以几条组合使用。该仿生肌肉的单元外壳为具有一定韧性的材料，使之可以一定程度弯曲，方便某些情况下的动作。
控制模块会记录动作效果，如稳定性及精确性等，以便以后类似动作时学习参考。
有益效果
本发明的有益效果是，使机器人或机械臂的动作更快、更容易精确控制。
附图说明
图1为使用仿生式机械肌肉的机械臂；
图2为仿生肌肉解析图；
图3为仿生肌肉单元两个状态；
图4为仿生肌肉单元一半分解图。
附图标记说明
101、球形接头；102、导电带；103、导电带及阀芯电接头；104、控制电缆；105、控制模块；106、旋转盘；107、旋转控制仿生肌肉；108、缩短的仿生肌肉；
201、短距离单元；202、中距离单元；203、电磁阀芯电接头；204、阀芯控制界面控制模块及电接头；205、长距离单元；206、阀芯；207、电磁阀对单元上半部；208、电磁阀对单元；209、可以一定范围任意转动的球状接头；210、伸长的仿生肌肉；211、可以一定范围任意转动的球状接头；212、缩短的仿生肌肉；
301、电磁阀工作面；302、电接头；303、一定韧性材料的壳体；304、分开的电磁阀对；305、伸长的单元；306、缩短的单元；
401、解码器；402、控制器；403、电接头；404、线圈；405、电源切换器；406、韧性材料壳。
具体实施方式
如图1、3所示，工作时，控制模块把根据计算或学习得到的数据转换为控制电磁阀对的数字信号，数字信号和电源一起经由电磁阀对通过解码器对接收到的数字信号按地址解码，得到开关指令，通过线圈驱动转换模块，使电磁阀对吸合或者推开，从而达到缩短或伸长的目的。
当仿生肌肉伸长时，机械臂抬高；当仿生肌肉缩短时，机械臂降低。
提供电源及控制信号的导电带为弹性材料，以适应仿生肌肉的伸缩动作。
如图2所示，电磁阀对的动作距离大小搭配，控制模块根据要求的动作尺寸计算出需要分别几个不同尺寸的电磁阀对动作，从而精确控制伸长和缩短的尺寸。电磁阀对的力量配置也有不同，会配置一些短距离的及力量大的单元在启动或制动时分别首先动作和最后动作，减少电能消耗。为使动作稳定，动作尺寸的计算及控制方式为根据动作大小，可以分为两步或更多步到位。工作情况等数据由信号线反馈给控制模块，从而监测和及时调整动作。该仿生肌肉端部采用类似骨骼的球状连接，使转动更灵活。
如图4所示，电磁阀芯接口处为阀芯控制部分，包括解码器，电源切换器等。电接头包括公共端、电源、信号线及接地。该仿生肌肉的单元外壳为具有一定韧性的材料，使之可以一定程度弯曲，方便某些情况下的动作。

Claims (1)

1.一种可以快速动作的机械仿生肌肉，由电磁阀对单元、导电带、球形接头、控制模块组成，所述电磁阀对单元包括相互咬扣的电磁阀对和阀芯组件；工作时，控制模块把根据计算或学习得到的数据转换为控制电磁阀对单元的数字信号，所述阀芯组件包括解码器，电磁阀对单元通过解码器对接收到的数字信号按地址解码，得到开关指令，通过线圈驱动转换模块，使电磁阀对吸合或者推开，从而达到缩短或伸长的目的；电磁阀对单元的动作距离大小搭配，控制模块根据要求的动作尺寸计算出需要分别几个不同尺寸的电磁阀对单元动作，从而精确控制伸长和缩短的尺寸；电磁阀对单元的力量配置不同，配置一些短距离的及力量大的电磁阀对单元在启动或制动时分别首先动作和最后动作，减少电能消耗；为使动作稳定，所述机械仿生肌肉的动作尺寸的计算及控制方式为根据动作大小，分为两步或多步到位；工作情况数据由信号线反馈给控制模块，从而监测和及时调整动作；该机械仿生肌肉也通过控制电磁阀对单元分步骤的动作，从而控制动作的快慢；
该机械仿生肌肉的端部采用球状连接；机械仿生肌肉多条组合使用；该机械仿生肌肉的电磁阀对单元外壳为具有韧性的材料，使之可以弯曲；提供电源及控制信号的导电带为弹性材料，以适应机械仿生肌肉的伸缩动作；控制模块记录动作效果，所述动作效果包括稳定性及精确性，以便以后动作时学习参考。
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