CN108714893B - 一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统 - Google Patents

一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统 Download PDF

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Abstract

本发明实施例适用于生物工程技术领域,提供了一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统。该仿生肌肉条索单元包括仿生韧带、供电电路以及根据需要依次连接的不同结构的第一、第二和第三收缩单元。该仿生肌肉系统包括负责信息采集与调控的中央控制系统、容纳冷媒或润滑剂的弹性管状物以及若干仿生肌肉条索单元。本发明利用电磁体产生磁吸力进行牵拉来完成三个不同结构的收缩单元之间的相互收缩活动,由于各收缩单元间不需要导线连接,其组装方便、快捷,并且在活动收缩时不会产生由导线所致的羁绊或反复收缩后导线的损伤,增强了设备的可操作性,同时也便于维护,大大增加了使用寿命和可靠性。

Description

一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统
技术领域
本发明属于生物工程技术领域,尤其涉及一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统。
背景技术
全球老龄化的加快使得更多的人们在日常生活上需要依赖于外界的辅助设施,同样,由于社会文明的进一步发展和生活水准的提升,人们对残疾人的关注也逐渐增加,更多的研发焦点致力于残疾人功能的补偿。而能够解决这些问题的一个重要环节,就是在人体自身行动能力上加以强化,或是完全由机械装置(如机器人)取代人类的部分工作,这都涉及到机械运动的问题,也就是说,机械肢体将在人们生活中起到越来越大的作用。
既往常用的肢体助力方法主要有两类:通过机械运动直接传动或是依赖材料变形的作用来支配肢体的运动。机械传动装置常由电机控制齿轮/滑轮/杠杆结构来达到力量传递的作用,这些设施都有体积较大,传动僵硬、灵活性差的问题。由材料变形来传导动力的装置主要有形状记忆合金、压电材料、智能高分子材料、液压驱动、气压驱动等,其中液压和气压作为动力的应用较多,也较为成熟,但同样存在着响应速度较慢,无法做到精准控制等问题,同时对外界条件要求也较高,如温度不能太高或太低,在高压下仍要有良好的密封性能等。
所以既往的动力输送传动装置无论从结构上还是作用原理上看,都与仿生学差之甚远。近年来才有人将磁芯与线圈构成的电磁体单元作为仿生肌肉基本结构应用于仿生肌肉系统中,但均存在一个明显的缺陷,即每个电磁体单元均是直接通过导线与供电电路连接,而我们知道,为了达到真正能够模拟动物机体的肌肉收缩,所设计的结构必须细腻、准确,虽无需做到像每条真正的肌纤维有成千上万个肌小节那么复杂,但几十上百个收缩单元还是需要的,否则就无法精细地表达动作和具备适当的柔度。但若如此设计,每束仿生肌肉内就会有大量的导线,会对收缩单元的活动产生羁绊,影响功能,同时由于反复运动这些连接电磁体单元的导线也会磨损,影响寿命。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于提供一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统,旨在解决现有技术中的仿生肌肉动力系统中将每个收缩单元均直接通过导线与电路连接,收缩单元在收缩活动时导线容易产生羁绊以及反复收缩后导致导线磨损而影响寿命的问题。
本发明实施例是这样实现的,提供一种仿生肌肉条索单元,其包括供电电路、一个第一收缩单元、至少一个第二收缩单元以及一个第三收缩单元;
所述第一收缩单元包括第一电磁体和第一绝缘包裹体,所述第一绝缘包裹体包覆所述第一电磁体,所述第一绝缘包裹体的头端设有第一阳极与第一阴极,所述第一电磁体上的线圈的一端通过第一阳极与所述供电电路的正极连接,所述第一电磁体上的线圈的另一端通过第一阴极与所述供电电路的负极连接,所述第一绝缘包裹体的尾端具有第一空腔,所述第一空腔内壁上设置有第一阳极弹性簧片和第一阴极弹性簧片,所述第一阳极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阳极电连接,所述第一阴极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阴极电连接;
所述第二收缩单元包括第二电磁体和第二绝缘包裹体,所述第二绝缘包裹体包覆所述第二电磁体,所述第二绝缘包裹体的头端具有第二阳极,所述第二绝缘包裹体的肩部具有第二阴极,所述第二电磁体上的线圈的一端与第二阳极电连接,所述第二电磁体上的线圈的另一端与第二阴极电连接,所述第二绝缘包裹体的尾部具有第二空腔,所述第二空腔内壁上设置有第二阳极弹性簧片和第二阴极弹性簧片,所述第二阳极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阳极电连接,所述第二阴极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阴极电连接,所述第二绝缘包裹体的头端可伸缩地插置于所述第一空腔内,并且所述第二电磁体上的磁芯与第一电磁体上的磁芯相对;
所述第三收缩单元包括第三电磁体和第三绝缘包裹体,所述第三绝缘包裹体包覆所述第三电磁体,所述第三绝缘包裹体的头部可伸缩地插置于所述第二空腔内,并且所述第三电磁体上的磁芯与第二电磁体上的磁芯相对;
当所述第二收缩单元为多个时,多个所述第二收缩单元之间通过第二绝缘包裹体的头端插置于第二空腔内进行依次连接;
当所述第二收缩单元为一个,且所述供电电路对所述第一电磁体供电时,所述第一电磁体产生磁吸力,吸引所述第二电磁体相对地沿所述第一空腔的深度方向移动,并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触,使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触,从而使所述第二电磁体产生磁吸力,所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动;
当所述第二收缩单元为多个,且所述供电电路对所述第一电磁体供电时,所述第一电磁体产生磁吸力,吸引与所述第一电磁体相邻的所述第二电磁体沿所述第一空腔的深度方向移动,并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触,使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触,从而使所述第二电磁体产生磁吸力,所述第二电磁体产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,并且与所述第三电磁体相邻的所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动。
进一步地,所述第三绝缘包裹体的头端具有第三阳极,所述第三绝缘包裹体的肩部具有第三阴极,所述第三绝缘包裹体的尾端设有输入正极和输入负极,所述第三电磁体上的线圈的一端通过输入正极与所述供电电路的正极连接,所述第三电磁体上的线圈的另一端通过输入负极与所述供电电路的负极连接,所述输入正极通过埋设于所述第三绝缘包裹体内的导线与所述第三阳极电连接,所述输入负极通过埋设于所述第三绝缘体内的导线与所述第三阴极电连接。
进一步地,所述第三电磁体上的线圈匝数多于所述第一电磁体上的线圈匝数。
进一步地,所述第一收缩单元的头端及所述第三收缩单元的尾端均连接有仿生韧带。
进一步地,所述第一阳极弹性簧片、第一阴极弹性簧片、第二阳极弹性簧片以及第二阴极弹性簧片均具有若干片,若干所述的第一阳极弹性簧片靠近所述第一空腔的底部,并且沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的周壁上,若干所述的第一阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的开口处;若干所述的第二阳极弹性簧片靠近所述第二空腔的底部,并且沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的周壁上;若干所述的第二阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的开口处。
进一步地,所述第二绝缘包裹体的头部直径大于若干所述第一阴极弹性簧片构成的内径。
进一步地,所述第二阳极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的头部,所述第二阴极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的肩部。
本发明实施例还提供了一种仿生肌肉系统,其包括中央控制系统、具有弹性的管状物以及上述的仿生肌肉条索单元;所述中央控制系统控制所述供电电路的开关,所述管状物包裹若干所述仿生肌肉条索单元,使若干所述的仿生肌肉条索单元聚拢。
进一步地,所述仿生肌肉系统还包括布设于管状物内的温度传感器和用于输送制冷媒介或润滑剂的导流管,所述温度传感器将采集的温度信号实时通过布设于所述管状物内的导线传输至所述中央控制系统,所述中央控制系统根据接收到的温度信号调控所述导流管内制冷媒介或润滑剂的输送速度。
进一步地,所述仿生肌肉系统还包括压力传感器,所述压力传感器将采集的压力信号实时通过布设于所述管状物内的导线传输至所述中央控制系统,所述中央控制系统根据接收到的压力信号调控所述仿生肌肉条索单元的收缩力度。
本发明实施例与现有技术相比,有益效果在于:本发明通过供电电路对第一电磁体的线圈供电,使第一电磁体产生磁吸力,吸引第二电磁体沿第一空腔的深度方向移动,并能使第二阳极与第一阳极弹性簧片接触,使第二阴极与第一阴极弹性簧片接触,从而使第二电磁体的线圈形成回路,第二电磁体产生磁吸力吸引第三电磁体沿第二空腔的深度方向移动,进而使仿生肌肉条索单元进行收缩运动。本发明的仿生肌肉条索单元利用电磁体产生磁吸力进行牵拉作用来完成第一收缩单元、第二收缩单元以及第三收缩单元之间的相互收缩活动,组装方便、快捷,并且在活动收缩时不会产生由导线所致的羁绊或反复收缩后导线的损伤,大大增强了其使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的仿生肌肉条索单元处于舒张状态的一较佳实施例剖视结构示意图;
图2是图1所示的仿生肌肉条索单元处于收缩状态的剖视结构示意图;
图3是图1中的第一收缩单元剖视结构示意图;
图4是图1中的第二收缩单元剖视结构示意图;
图5是图1中的第三收缩单元剖视结构示意图;
图6是图1中的第一收缩单元及第二收缩单元的后视结构示意图;
图7是图1中的第二收缩单元及第三收缩单元的主视结构示意图;
图8是本发明实施例提供的仿生肌肉系统的剖视结构示意图;
图9是图8所示的仿生肌肉系统横截面结构示意图;
图10是图8所示的仿生肌肉系统的工作电路示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1至图7所示,是本发明提供的仿生肌肉条索单元100一较佳实施例。该仿生肌肉条索单元100包括供电电路、一个第一收缩单元1、至少一个第二收缩单元2以及一个第三收缩单元3,当第二收缩单元1为一个时,第一收缩单元1、第二收缩单元2以及第三收缩单元3依次连接,当第二收缩单元2为多个时,多个第二收缩单元2依次连接,并且第一个第二收缩单元2的头端与第一收缩单元1的尾端连接,最后一个第二收缩单元2的尾端与第三收缩单元3的头端连接(如图1与图2所示)。
上述实施例中,第一收缩单元1包括第一电磁体11和第一绝缘包裹体12。第一绝缘包裹体12包覆第一电磁体11,第一绝缘包裹体12的头端设有第一阳极121与第一阴极122,该第一电磁体11上的线圈111的一端在第一绝缘包裹体12内通过第一阳极121与外部的供电电路的正极连接,第一电磁体11上的线圈111的另一端在第一绝缘包裹体12内通过第一阴极122与供电电路的负极连接,从而能够通过供电电路对第一电磁体11上的线圈111供电,当线圈111中有电流通过时,第一电磁体11上的磁芯产生磁吸力。第一绝缘包裹体12的尾端具有第一空腔13,第一空腔13内壁上设置有第一阳极弹性簧片131和第一阴极弹性簧片132,第一阳极弹性簧片131通过埋设于第一绝缘包裹体12内的导线(图中未示出)与第一阳极121电连接,第一阴极弹性簧片132通过埋设于第一绝缘包裹体12内的导线(图中未示出)与第一阴极122电连接。
上述实施例中,第二收缩单元2包括第二电磁体21和第二绝缘包裹体22,第二绝缘包裹体22包覆第二电磁体21,第二绝缘包裹体22的头端具有第二阳极221,第二绝缘包裹体22的肩部具有第二阴极222,第二电磁体21上的线圈211的一端在第一绝缘包裹体22内与第二阳极221电连接,第二电磁体21上的线圈211的另一端在第二绝缘包裹体22内与第二阴极222电连接。第二绝缘包裹体22的尾部具有第二空腔23,第二空腔23内壁上设置有第二阳极弹性簧片231和第二阴极弹性簧片232,第二阳极弹性簧片231通过埋设于第二绝缘包裹体22内的导线(图中未示出)与第二阳极221电连接,第二阴极弹性簧片232通过埋设于第二绝缘包裹体22内的导线(图中未示出)与第二阴极222电连接,第二绝缘包裹体22的头端可伸缩地插置于第一空腔13内,并且第二电磁体21上的磁芯210与第一电磁体11上的磁芯110相对。当第二收缩单元2为多个时,多个第二收缩单元2之间通过第二绝缘包裹体22的头端插置于第二空腔23内进行依次连接。
上述实施例中,第三收缩单元3包括第三电磁体31和第三绝缘包裹体32。第三绝缘包裹体32包覆第三电磁体31,第三绝缘包裹体32的头部可伸缩地插置于第二空腔23内,并且第三电磁体31上的磁芯310与第二电磁体21上的磁芯210相对。在第一收缩单元1的头端及第三收缩单元3的尾端均连接有仿生韧带4,该仿生韧带4为不具备弹性的高强度纤维,仿生韧带4的另一端固定于需要牵曳的结构,如人类骨骼或机器人的活动臂上等。
当第二收缩单元2为一个,且供电电路对第一电磁体11供电时,第一电磁体11产生磁吸力,吸引第二电磁体21相对地沿第一空腔13的深度方向移动,并能使第二阳极221与第一阳极弹性簧片131接触,使第二阴极222与第一阴极弹性簧片132接触,从而使第二电磁体21产生磁吸力,第二电磁体21产生的磁吸力吸引第三电磁体31相对地沿第二空腔23的深度方向移动,进而使仿生肌肉条索单元100进行收缩运动。
在本实施例中,第二收缩单元2为多个,当供电电路对第一电磁体11供电时,第一电磁体11产生磁吸力,吸引与第一电磁体11相邻的第二电磁体21沿第一空腔13的深度方向移动,并能使第二阳极221与第一阳极弹性簧片131抵靠接触,使第二阴极222与第一阴极弹性簧片132抵靠接触,从而使第二电磁体21产生磁吸力,第二电磁体21产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体21相对地沿第二空腔23的深度方向移动,并且与第三电磁体31相邻的第二电磁体21产生的磁吸力吸引第三电磁体31相对地沿第二空腔23的深度方向移动,进而使仿生肌肉条索单元100进行收缩运动。
为便于说明,本发明实施例的第一收缩单元1、第二收缩单元2及第三收缩单元3的横截面呈圆形,第一收缩单元1、第二收缩单元2及第三收缩单元3的形状呈纺锤形,但在具体实施中其横截面并不限于呈圆形(如也可为椭圆或圆角矩形),其形状并不限于纺锤形(如也可为圆柱形)。
上述实施例中,为了增强磁吸力使收缩过程更加可靠。稳定以及缩短仿生肌肉条索单元100的收缩时间。在第三绝缘包裹体32的头端具有第三阳极321,第三绝缘包裹体32的肩部具有第三阴极322,第三绝缘包裹体32的尾端设有输入正极323和输入负极324,第三电磁体31上的线圈311的一端在第三绝缘包裹体32内通过输入正极323与供电电路的正极连接,第三电磁体31上的线圈311的另一端在第三绝缘包裹体32内通过输入负极324与供电电路的负极连接,输入正极323通过埋设于第三绝缘包裹体32内的导线(图中未示出)与第三阳极321电连接,输入负极324通过埋设于第三绝缘体32内的导线(图中未示出)与第三阴极322电连接,使得外部的供电电路能够同时对第一电磁体11和第三电磁体31供电,使第一电磁体11和第三电磁体31同时产生磁吸力,以同时对位于第一收缩单元1与第三收缩单元3之间的第二收缩单元2进行牵拉,使仿生肌肉条索单元100收缩。
当供电电路对第三收缩单元3收缩时,第三电磁体31产生的磁吸力使第三绝缘包裹体32的头端相对地沿第二绝缘包裹体22上的第二空腔23的深度方向移动后,能够使第三绝缘包裹体32的头端上的第三阳极321与第二空腔23内的第二阳极弹性簧片231抵靠接触,第三绝缘包裹体32的肩部上的第三阴极322与第二空腔23内的第二阴极弹性簧片232抵靠接触,从而使相邻的第二电磁体21上的线圈211形成回路。
上述实施例中,各收缩单元之间的电极均使用弹性簧片进行挠性连接,以增加连接的可靠性。第一阳极弹性簧片131、第一阴极弹性簧片132、第二阳极弹性簧片231以及第二阴极弹性簧片232均具有若干片。其中,若干第一阳极弹性簧片131靠近第一空腔13的底部,并且沿周向方向均匀地分布于第一空腔13的周壁上,若干第一阴极弹性簧片132沿周向方向均匀地分布于第一空腔13的开口处;若干第二阳极弹性簧片231靠近第二空腔23的底部,并且沿周向方向均匀地分布于第二空腔23的周壁上;若干第二阴极弹性簧片232沿周向方向均匀地分布于第二空腔23的开口处。第二绝缘包裹体22的头部直径大于若干第一阴极弹性簧片132构成的内径,使得在第二绝缘包裹体22的头部插置于第一绝缘包裹体12的第一空腔13内之后不会脱落。第二阳极221沿周向方向环绕覆盖于第二绝缘包裹体22的头部,第二阴极222沿周向方向环绕覆盖于第二绝缘包裹体22的肩部,以保证第二阳极221与第一阳极弹性簧片131、第二阴极222与第一阴极弹性簧片132之间的良好接触。
上述中的第三电磁体上的线圈311匝数多于第一电磁体11上的线圈111匝数,其目的是便于顺利收缩,尤其是在仿生肌肉条索单元100处于垂直位,且第三收缩单元3位于下方时,由于整条仿生肌肉条索单元100的重力作用,第一收缩单元1有可能难以吸引其下方的第二收缩单元2上移,此时,由于位于最下方的第三收缩单元3不存在过多的重力牵制,加之第三电磁体21上的线圈311匝数更多,因此仍可产生充分的磁吸力使其向上向第二收缩单元2靠近。该第三电磁体31的主要作用是配合第一电磁体11同时做功,增强动力,加快收缩速度。同时,当该第三电磁体31处于重力下方时,也便于第三收缩单元3克服重力做功。
上述的第一绝缘包裹体12、第二绝缘包裹体22以及第三绝缘包裹体32均采用高强度的环氧树脂等绝缘材料,第一电磁体11、第二电磁体21以及第三电磁体31上的磁芯均为软铁制成。
请一同图8至图10所示,本发明实施例还提供了一种仿生肌肉系统。该仿生肌肉系统包括负责信息采集与调控的中央控制系统300、具有弹性的管状物200以及上述的仿生肌肉条索单元100;中央控制系统300控制供电电路的开关400,用于约束仿生肌肉条索单元100聚拢和舒张。管状物200包裹若干仿生肌肉条索单元100,并在两端通过固定件201扎紧,使若干仿生肌肉条索单元100靠在一起。该管状物200的弹性应限制在如下状态:当仿生肌肉舒张时,该管状物200不会影响仿生肌肉正常的收缩功能,当仿生肌肉收缩时,该管状物200能随其收缩,始终与仿生肌肉条索单元100处于较为贴紧的状态。在供电电路的开关400闭合时,电流同时向第一收缩单元1的第一电磁体11和第三收缩单元3的第三电磁体31同时传送。
仿生肌肉系统还包括布设于管状物200内的温度传感器500和用于输送制冷媒介或润滑剂的导流管600,同时该管状物200也作为冷媒或润滑剂的容纳构件。温度传感器500将采集的温度信号实时通过布设于管状物200内的电缆线800传输至中央控制系统300,中央控制系统300根据接收到的温度信号调控导流管600内制冷媒介或润滑剂的输送速度。当温度传感器500反馈至中央控制系统300中的仿生肌肉内温度信号高于限定值时,则加快导流管600内制冷媒介(液体或气体)或润滑剂的循环速度,加快降低仿生肌肉的温度,同时,当需要时,也可在导流管600内注入润滑液或用于除去弹性簧片上氧化物的保养液体;该注入的制冷媒介或润滑剂均为绝缘性能良好的、不具腐蚀性的物质。
仿生肌肉系统还包括压力传感器700,压力传感器700将采集的压力信号实时通过布设于管状物200内的电缆线800传输至中央控制系统300进行处理,中央控制系统300根据接收到的压力信号的大小调控仿生肌肉条索单元100的收缩力度。
综上所述,本发明的仿生肌肉条索单元100利用电磁体产生磁吸力进行牵拉作用完成收缩活动;本发明的仿生肌肉系统组装方便、快捷,并且在活动收缩时不会产生由导线所致的羁绊或反复收缩后导线的损伤,大大增强了其使用寿命。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种仿生肌肉条索单元,其特征在于,包括供电电路、一个第一收缩单元、至少一个第二收缩单元以及一个第三收缩单元;
所述第一收缩单元包括第一电磁体和第一绝缘包裹体,所述第一绝缘包裹体包覆所述第一电磁体,所述第一绝缘包裹体的头端设有第一阳极与第一阴极,所述第一电磁体上的线圈的一端通过第一阳极与所述供电电路的正极连接,所述第一电磁体上的线圈的另一端通过第一阴极与所述供电电路的负极连接,所述第一绝缘包裹体的尾端具有第一空腔,所述第一空腔内壁上设置有第一阳极弹性簧片和第一阴极弹性簧片,所述第一阳极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阳极电连接,所述第一阴极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阴极电连接;
所述第二收缩单元包括第二电磁体和第二绝缘包裹体,所述第二绝缘包裹体包覆所述第二电磁体,所述第二绝缘包裹体的头端具有第二阳极,所述第二绝缘包裹体的肩部具有第二阴极,所述第二电磁体上的线圈的一端与第二阳极电连接,所述第二电磁体上的线圈的另一端与第二阴极电连接,所述第二绝缘包裹体的尾部具有第二空腔,所述第二空腔内壁上设置有第二阳极弹性簧片和第二阴极弹性簧片,所述第二阳极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阳极电连接,所述第二阴极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阴极电连接,所述第二绝缘包裹体的头端可伸缩地插置于所述第一空腔内,并且所述第二电磁体上的磁芯与第一电磁体上的磁芯相对;
所述第三收缩单元包括第三电磁体和第三绝缘包裹体,所述第三绝缘包裹体包覆所述第三电磁体,所述第三绝缘包裹体的头部可伸缩地插置于所述第二空腔内,并且所述第三电磁体上的磁芯与第二电磁体上的磁芯相对;
当所述第二收缩单元为多个时,多个所述第二收缩单元之间通过第二绝缘包裹体的头端插置于第二空腔内进行依次连接;
当所述第二收缩单元为一个,且所述供电电路对所述第一电磁体供电时,所述第一电磁体产生磁吸力,吸引所述第二电磁体相对地沿所述第一空腔的深度方向移动,并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触,使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触,从而使所述第二电磁体产生磁吸力,所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动;
当所述第二收缩单元为多个,且所述供电电路对所述第一电磁体供电时,所述第一电磁体产生磁吸力,吸引与所述第一电磁体相邻的所述第二电磁体沿所述第一空腔的深度方向移动,并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触,使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触,从而使所述第二电磁体产生磁吸力,所述第二电磁体产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,并且与所述第三电磁体相邻的所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动,进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动。
2.如权利要求1所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第三绝缘包裹体的头端具有第三阳极,所述第三绝缘包裹体的肩部具有第三阴极,所述第三绝缘包裹体的尾端设有输入正极和输入负极,所述第三电磁体上的线圈的一端通过输入正极与所述供电电路的正极连接,所述第三电磁体上的线圈的另一端通过输入负极与所述供电电路的负极连接,所述输入正极通过埋设于所述第三绝缘包裹体内的导线与所述第三阳极电连接,所述输入负极通过埋设于所述第三绝缘体内的导线与所述第三阴极电连接。
3.如权利要求2所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第三电磁体上的线圈匝数多于所述第一电磁体上的线圈匝数。
4.如权利要求1所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第一收缩单元的头端及所述第三收缩单元的尾端均连接有仿生韧带。
5.如权利要求1所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第一阳极弹性簧片、第一阴极弹性簧片、第二阳极弹性簧片以及第二阴极弹性簧片均具有若干片,若干所述的第一阳极弹性簧片靠近所述第一空腔的底部,并且沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的周壁上,若干所述的第一阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的开口处;若干所述的第二阳极弹性簧片靠近所述第二空腔的底部,并且沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的周壁上;若干所述的第二阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的开口处。
6.如权利要求5所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第二绝缘包裹体的头部直径大于若干所述第一阴极弹性簧片构成的内径。
7.如权利要求5所述的仿生肌肉条索单元,其特征在于,所述第二阳极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的头部,所述第二阴极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的肩部。
8.一种仿生肌肉系统,其特征在于,包括中央控制系统、具有弹性的管状物以及若干如权利要求1至7中任意一项所述的仿生肌肉条索单元;所述中央控制系统控制所述供电电路的开关,所述管状物包裹若干所述仿生肌肉条索单元,以使若干所述的仿生肌肉条索单元聚拢。
9.如权利要求8所述的仿生肌肉系统,其特征在于,所述仿生肌肉系统还包括布设于所述管状物内的温度传感器和用于输送制冷媒介的导流管,所述温度传感器将采集的温度信号实时通过布设于所述管状物内的导线传输至所述中央控制系统,所述中央控制系统根据接收到的温度信号调控所述导流管内的制冷媒介输送速度。
10.如权利要求8所述的仿生肌肉系统,其特征在于,所述仿生肌肉系统还包括压力传感器,所述压力传感器将采集的压力信号实时通过布设于所述管状物内的导线传输至所述中央控制系统,所述中央控制系统根据接收到的压力信号调控所述仿生肌肉条索单元的收缩力度。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110116404B (zh) * 2019-05-06 2022-03-15 天津大学 平面模块化气动人工肌肉
CN110302039B (zh) * 2019-07-12 2021-10-22 高明昕 一种仿生肌肉伸缩装置
CN110281541B (zh) * 2019-07-29 2023-09-08 北京理工大学 一种负压线性收缩气动人工肌肉及其制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997027822A1 (en) * 1996-01-30 1997-08-07 John Chilver Artificial muscle
CN1541814A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 魏顶启 电磁肌肉动力装置
CN102653097A (zh) * 2012-05-04 2012-09-05 魏福海 一种基于电磁力学原理的仿生肌单元及装置
CN107486853A (zh) * 2017-09-30 2017-12-19 金勇� 一种电磁式仿生肌肉
CN208428243U (zh) * 2018-06-29 2019-01-25 深圳大学 一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN202622816U (zh) * 2011-11-06 2012-12-26 赵德政 仿生伸缩组织
CN103878762A (zh) * 2012-12-22 2014-06-25 赵德政 仿生伸缩组织链

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997027822A1 (en) * 1996-01-30 1997-08-07 John Chilver Artificial muscle
CN1541814A (zh) * 2003-04-29 2004-11-03 魏顶启 电磁肌肉动力装置
CN102653097A (zh) * 2012-05-04 2012-09-05 魏福海 一种基于电磁力学原理的仿生肌单元及装置
CN107486853A (zh) * 2017-09-30 2017-12-19 金勇� 一种电磁式仿生肌肉
CN208428243U (zh) * 2018-06-29 2019-01-25 深圳大学 一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统

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