CN110253559A - 一种抽气转动型气动人工肌肉及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽气转动型气动人工肌肉及其制造方法，抽气转动型气动人工肌肉由厚度具有较大差异的径向支柱和周向支柱分割成的扇环型结构腔体单元组成，在负压作用下产生旋转运动，提供旋转弯曲的转矩，从负压切换到正压输入时产生反向回转运动，可提供伸展的转矩。气转动型气动人工肌肉突破了现有负压气动人工肌肉只能实现直线运动，需要借用其他机械转化装置或者转换结构形式才能实现旋转运动的缺陷，提高了驱动效率。抽气转动型气动人工肌肉制造方法包括开模加工制造半成品、半成品整理和检验、复合粘接定位、模具固定静置、恒温干燥并取出降温以及成品整理检验及测试包装等步骤。
Description
技术领域
本发明属于气动人工肌肉以及柔性执行器技术领域，特别涉及一种抽气转动型气动人工肌肉及其制造方法。
背景技术
传统的液压驱动、电机驱动存在如噪声、功率密度低等缺点。近年来，以充气型气动人工肌肉为代表的新型气动元件发展迅猛。相比液压驱动和电机驱动，充气型气动人工肌肉具有较高的功率密度比、功率体积比等优点，但是也存在明显的缺点。首先，充气型气动人工肌肉一般由内部弹性橡胶管和外部编织网组成，他们之间的干摩擦和编织网的非弹性变形将会产生迟滞现象，难以精确控制；其次，气动人工肌肉通常都具有较高的“阈值”，当输入气压小于“阈值”时，人工肌肉无法执行相应的运动。再次，在气动人工肌肉反复使用过程中，较高的工作压力容易使橡胶管沿编制网眼突出或者在某一点处破坏，甚至有发生爆破的危险。再有，目前充气型气动肌肉充气变形后会使径向体积变大，不适合对空间受限的场合。除此之外，目前大部分气动人工肌肉都是在充气后实现直线运动，即充气后伸长或者缩短。对于外骨骼机器人来说，如果想要实现关节辅助转动，就需要借用其他机械装置将其直线运动转化为旋转运动，使外骨骼的体积和质量显著增大。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种抽气转动型气动人工肌肉及其制造方法。所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下产生旋转运动，提供旋转弯曲的转矩，从负压切换到正压输入时产生反向回转运动，提供伸展的转矩；
所述抽气转动型气动人工肌肉包括一可弯曲转动的柱体，所述柱体的横截面为扇形；所述柱体内设置有支柱，用于将所述扇形按照10°均分进行分组，并按照半径为等差数列的同心圆进行周向分割；所述支柱包括沿分度线的径向支柱，以及沿圆周线的周向支柱，从而在所述柱体内形成若干个扇环型结构腔体单元，并且具有气体连通的通路。
所述柱体内所述分组的每一个中的各个气室体积不同，越靠近中心的气室体积越小，周向支柱的位移量越小；越远离中心的气室体积越大，周向支柱的位移量越大，由此在内部形成负压时可以形成了沿圆周的旋转运动。
所述抽气转动型气动人工肌肉由甲基乙烯基硅橡胶材料制成；所述周向支柱厚度为所述径向支柱厚度的3.5倍，从而所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下既能使周向支柱保持原有的固定形状，径向支柱能够发生形变，周向支柱插入到相邻的气室中，这样使得每个扇环型腔体单元产生一个旋转角度。
所述抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，开模加工制造半成品；
步骤2，半成品整理和检验；
步骤3，复合粘接定位；
步骤4，模具固定静置；
步骤5，恒温干燥并取出降温，以及
步骤6，成品整理检验及测试包装。
所述步骤1进一步包括：
把模具固定到硫化机台上，预热至设定温度175°；
称重计量甲基乙烯基硅橡胶胶料，设置硫化程序，待模具温度升至设定温度打开模具，把计量好的胶料放入模具型腔内，合模；
按设定硫化时间为600s，压力15MPa，硫化温度175°，加温硫化定型，抽气转动型气动人工肌肉半成品出模。
所述步骤2进一步包括：
对所述抽气转动型气动人工肌肉半成品的修边整理、检验。
所述步骤3进一步包括：
将抽气转动型气动人工肌肉半成品粘接面清洁处理静置自然干燥；
放置在工装上均匀涂抹粘接剂；
进行复合粘接定位。
所述步骤4进一步包括：将经过复合粘接定位后的抽气转动型气动人工肌肉通过模具固定静置，时间约为24小时。
所述步骤5进一步包括：将经过静置工序后所述抽气转动型气动人工肌肉放入干燥箱内恒温5-6小时，温度100°，而后取出降温并进行整理检验。
所述步骤6进一步包括：对经过静置和恒温工艺后抽气转动型气动人工肌肉进行抽真空测试，若试压合格则包装。
本发明优异的效果是：
相比现有技术，本发明采用抽气转动型气动人工肌肉，负压阈值低，没有爆炸隐患，抽气变形后体积减小，适合空间受限和不受限场合，并且不需要其他的辅助机构或者其他过渡结构形式，直接实现旋转运动，突破了现有负压气动人工肌肉只能实现直线运动，需要借用其他机械转化装置或者转换结构形式才能实现旋转运动的缺陷，提高了驱动效率。
附图说明
图1是本发明抽气转动型气动人工肌肉的外形图；
图2是本发明抽气转动型气动人工肌肉对称两部分内部结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施案例对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。
图1为是本发明抽气转动型气动人工肌肉的外形图，图2为本发明抽气转动型气动人工肌肉对称两部分内部结构图。如图2所示，抽气转动型气动人工肌肉横截面为扇形的柱体，扇面角度为230°，其内部结构是将扇形横截面10°均分进行分组，用半径为等差数列的同心圆进行周向分割，以分度线作为径向支柱，圆周线作为周向支柱,形成若干个扇环型结构腔体单元，并且具有气体连通的通路。周向支柱厚度为径向支柱厚度的3.5倍，由于存在较大厚度差，所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下既能使周向支柱保持原有的固定形状，径向支柱能够发生形变，周向支柱楔入到相邻的气室中，这样使得每个扇环型腔体单元产生一个旋转角度，最终整个抽气转动型气动人工肌肉产生最大80°转角的旋转运动，形成弯曲的转矩，从负压切换到正压输入时抽气转动型气动人工肌肉产生由弯曲变为伸展的作用力，提供伸展的转矩。
所述抽气转动型气动人工肌肉为硅胶材料或者橡胶材料。
所述抽气转动型气动人工肌肉包括对称的两部分，采用开模加工的方式加工，然后采用复合粘接定位成型，其制造方法包括以下6个步骤：
步骤1：是开模加工制造半成品的过程，首先把模具固定到硫化机台上，预热至设定温度175°，然后称重计量甲基乙烯基硅橡胶胶料，设置硫化程序，待模具温度升至设定温度打开模具，把计量好的胶料放入模具型腔内，合模；按设定硫化时间为600s，压力15MPa，硫化温度175°，加温硫化定型，抽气转动型气动人工肌肉出模。
步骤2：是半成品整理和检验的过程，抽气转动型气动人工肌肉出模后，对其修边整理、检验。
步骤3：主要是复合粘接定位的过程，首先将抽气转动型气动人工肌肉粘接面清洁处理静置自然干燥，然后放置在工装上均匀涂抹粘接剂，进行复合粘接定位。
步骤4：是模具固定静置的过程，将经过复合粘接定位后的抽气转动型气动人工肌肉通过模具固定静置，时间约为24小时。
步骤5：是恒温干燥并取出降温的过程，首先将经过静置工序后所述抽气转动型气动人工肌肉放入干燥箱内恒温5-6小时，温度100°，而后取出降温并进行整理检验。
步骤6：是成品整理检验及测试包装的过程，对经过静置和恒温工艺后抽气转动型气动人工肌肉进行抽真空测试，若试压合格则包装。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种抽气转动型气动人工肌肉，所述抽气转动型气动人工肌肉能够在负压作用下产生旋转运动，提供旋转弯曲的转矩，并且能够从负压切换到正压输入时产生反向回转运动，提供伸展的转矩；
其特征在于，所述抽气转动型气动人工肌肉包括一可弯曲转动的柱体，所述柱体的横截面为扇形；所述柱体内设置有支柱，用于将所述扇形按照10°均分进行分组，并按照半径为等差数列的同心圆进行周向分割；所述支柱包括沿分度线的径向支柱，以及沿圆周线的周向支柱，从而在所述柱体内形成若干个扇环型结构腔体单元，并且具有气体连通的通路。
2.根据权利要求1所述的抽气转动型气动人工肌肉，其特征在于，所述柱体内所述分组的每一个中的各个气室体积不同，越靠近中心的气室体积越小，周向支柱的位移量越小；越远离中心的气室体积越大，周向支柱的位移量越大，由此在内部形成负压时可以形成了沿圆周的旋转运动。
3.根据权利要求1所述的抽气转动型气动人工肌肉，其特征在于，所述抽气转动型气动人工肌肉由甲基乙烯基硅橡胶材料制成；所述周向支柱厚度为所述径向支柱厚度的3.5倍，从而所述抽气转动型气动人工肌肉在负压作用下既能使周向支柱保持原有的固定形状，径向支柱能够发生形变，周向支柱插入到相邻的气室中，这样使得每个扇环型腔体单元产生一个旋转角度。
4.根据权利要求1-3任一项所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，包括以下步骤：
步骤1，开模加工制造半成品；
步骤2，半成品整理和检验；
步骤3，复合粘接定位；
步骤4，模具固定静置；
步骤5，恒温干燥并取出降温，以及
步骤6，成品整理检验及测试包装。
5.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤1进一步包括：
把模具固定到硫化机台上，预热至设定温度175°；
称重计量甲基乙烯基硅橡胶胶料，设置硫化程序，待模具温度升至设定温度打开模具，把计量好的胶料放入模具型腔内，合模；
按设定硫化时间为600s，压力15MPa，硫化温度175°，加温硫化定型，抽气转动型气动人工肌肉半成品出模。
6.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤2进一步包括对所述抽气转动型气动人工肌肉半成品的修边整理、检验。
7.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤3进一步包括：
将抽气转动型气动人工肌肉半成品粘接面清洁处理静置自然干燥；
放置在工装上均匀涂抹粘接剂；
进行复合粘接定位。
8.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤4进一步包括：将经过复合粘接定位后的抽气转动型气动人工肌肉通过模具固定静置，时间约为24小时。
9.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤5进一步包括：将经过静置工序后所述抽气转动型气动人工肌肉放入干燥箱内恒温5-6小时，温度100°，而后取出降温并进行整理检验。
10.根据权利要求4所述的抽气转动型气动人工肌肉的制造方法，其特征在于，所述步骤6进一步包括：对经过静置和恒温工艺后抽气转动型气动人工肌肉进行抽真空测试，若试压合格则包装。
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112683691A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-20 | 中国计量大学 | 一种气动人工肌肉静态特性测试装置 |
| CN113771022A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-10 | 天津大学 | 一种基于柔性异形管编织方式的自传感气动人工肌肉 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106584507A (zh) * | 2016-05-19 | 2017-04-26 | 北京卫星环境工程研究所 | 全柔性气动机械臂结构 |
| CN108542718A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-18 | 张连存 | 一种基于负压旋转气动人工肌肉的可穿戴柔性下肢外骨骼 |
| CN108582058A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 黄郁惠 | 一种负压旋转型人工肌肉 |
| CN208179547U (zh) * | 2018-01-02 | 2018-12-04 | 北京理工大学 | 一种负压驱动的气动人工肌肉 |
-
2019
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106584507A (zh) * | 2016-05-19 | 2017-04-26 | 北京卫星环境工程研究所 | 全柔性气动机械臂结构 |
| CN208179547U (zh) * | 2018-01-02 | 2018-12-04 | 北京理工大学 | 一种负压驱动的气动人工肌肉 |
| CN108542718A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-18 | 张连存 | 一种基于负压旋转气动人工肌肉的可穿戴柔性下肢外骨骼 |
| CN108582058A (zh) * | 2018-04-25 | 2018-09-28 | 黄郁惠 | 一种负压旋转型人工肌肉 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112683691A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-04-20 | 中国计量大学 | 一种气动人工肌肉静态特性测试装置 |
| CN112683691B (zh) * | 2020-12-02 | 2022-08-05 | 中国计量大学 | 一种气动人工肌肉静态特性测试装置 |
| CN113771022A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-10 | 天津大学 | 一种基于柔性异形管编织方式的自传感气动人工肌肉 |
| CN113771022B (zh) * | 2021-09-24 | 2023-12-12 | 天津大学 | 一种基于柔性异形管编织方式的自传感气动人工肌肉 |
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