CN110302039A - 一种仿生肌肉伸缩装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种仿生肌肉伸缩装置，涉及仿生装置领域，所述仿生肌肉伸缩装置包括导向管、连杆、磁铁块组件和驱动装置，所述连杆的一端可滑动地设置于所述导向管内，所述磁铁组件包括第一磁铁块和第二磁铁块，所述第一磁铁块设置于所述连杆一端的端部，所述第二磁铁块与所述第一磁铁块间隔设置；所述驱动装置与所述第二磁铁块连接，所述驱动装置用于驱动所述第二磁铁块转动，以使所述连杆沿所述导向管的轴线滑动。本发明实施例的仿生肌肉伸缩装置具有结构简单、耗电量少、占用空间小以及生产成本低的优点。
Description
技术领域
本发明实施例涉及仿生装置领域，具体涉及一种仿生肌肉伸缩装置。
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。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。但是无论使用哪种传动方式都存在装置体积较大、结构复杂以及制造成本高的问题。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种仿生肌肉伸缩装置，以解决现有的机械传动装置存在装置体积较大、结构复杂以及制造成本高的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种仿生肌肉伸缩装置，所述仿生肌肉伸缩装置包括：
导向管；
连杆，所述连杆的一端可滑动地设置于所述导向管内；
磁铁块组件，所述磁铁组件包括第一磁铁块和第二磁铁块，所述第一磁铁块设置于所述连杆一端的端部，所述第二磁铁块与所述第一磁铁块间隔设置；
驱动装置，所述驱动装置与所述第二磁铁块连接，所述驱动装置用于驱动所述第二磁铁块转动，以使所述连杆沿所述导向管的轴线滑动。
进一步地，所述导向管的横截面为非圆形。
进一步地，所述导向管两端的内边沿分别设置有限位环，所述连杆的一端径向向外延伸形成与所述限位环配合的限位台阶。
进一步地，所述限位环与所述导向管通过螺钉连接或胶粘连接。
进一步地，所述导向管的横截面呈圆形，所述导向管的内壁上设置有沿导向管的长度方向延伸的限位凸楞，所述限位台阶的外周面上设置有与所述限位凸楞配合的卡槽。
进一步地，所述第一磁铁块与所述第二磁铁块均为条形磁体。
进一步地，所述驱动装置为带有减速机的电机或伺服舵机。
进一步地，所述电机为防水电机。
本发明实施例具有如下优点：本发明实施例的仿生肌肉伸缩装置具有结构简单、耗电量少、占用空间小以及生产成本低的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例1提供的第一磁铁块靠近第二磁铁块时仿生肌肉伸缩装置的侧视剖面结构示意图；
图2为本发明实施例1提供的第一磁铁块远离第二磁铁块时仿生肌肉伸缩装置的侧视剖面结构示意图；
图3为图2中沿剖面线A-A所做的剖面结构示意图。
附图标记说明：10、导向管；20、连杆；30、第一磁铁块；40、第二磁铁块；50、驱动装置；11、限位环；12、限位凸楞；21、限位台阶；22、卡槽。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，仿生肌肉伸缩装置包括导向管10、连杆20、磁铁块组件和驱动装置50，导向管10用于限定连杆20的运动轨迹，导向管10呈管状结构，本实施例中导向管10的横截面呈圆形，导向管10的内壁上设置有沿导向管10的长度方向延伸的限位凸楞12，导向管10两端的内边沿分别设置有限位环11，限位环11的内径小于限位台阶21的外径，限位环11用于限定连杆20的一端在导向管10内的活动范围，防止连杆20的一端从导向管10中滑出。本实施例中两个限位环11与导向管10通过胶粘连接，当然，也可将一个限位环11与导向管10一体成型，而将另一个限位环11与导向管10通过螺钉连接或胶粘连接。
如图3所示，连杆20的一端可滑动地设置于导向管10内，连杆20的一端径向向外延伸形成与限位环11配合的限位台阶21，限位台阶21的横截面也呈圆形，限位台阶21的外径稍小于导向管10的内径，以使连杆20的一端可在导向管10内滑动，同时还需要确保连杆20与导向管10之间不会发生匡动。此外，限位台阶21的外周面上设置有与限位凸楞12配合的卡槽22，卡槽22可滑动地卡设于限位凸楞12上，通过卡槽22与限位凸楞12配合，可使连杆20只能沿导向管10的轴线滑动，而不会在导向管10内发生转动。
磁铁组件包括第一磁铁块30和第二磁铁块40，第一磁铁块30设置于连杆20一端的端部，为了方便对第一磁铁块30进行固定，连杆20一端的端部设置有凹槽，安装时可将第一磁铁块30嵌入于凹槽内，第二磁铁块40与第一磁铁块30间隔设置，本实施例中第二磁铁块40设置于导向管10一端的外部，当然，也可将第二磁铁块40设置于导向管10的内部。第一磁铁块30与第二磁铁块40均为条形磁体，由磁铁的性能可知，当第二磁铁块40转动时，第二磁铁块40与第一磁铁块30之间的会因为相互吸引或排斥而使连杆20在导向管10内运动。
驱动装置50与第二磁铁块40连接，驱动装置50用于驱动第二磁铁块40转动，以使连杆20可沿导向管10的轴线滑动。驱动装置50为带有减速机的电机，电机为防水电机，优选小型直流电机，电机与导向管10相对固定设置，当然，也可使用连接件将电机的壳体与导向管10连接，电机的转轴与第二磁铁块40连接，电机驱动第二磁铁块40转动在0°-180°运动。驱动装置50也可为伺服舵机，伺服舵机相较于电机，转动过程中角度控制更精确。由于没有其它传动装置，电机只是驱动第二磁铁块40转动便可实现伸缩装置伸缩，因此只需耗费很少的电量，便可实现伸缩装置的伸缩，有效延长伸缩装置的工作时间。
工作原理：工作时，如图1所示，通过控制电机转动，电机驱动第二磁铁块40转动，当第二磁铁块40的磁极与第一磁铁块30的磁体相吸时，第一磁铁块30带动连杆20向第二磁铁块40靠近；如图2所示，当电机驱动第二磁铁块40转动180°后，第二磁铁块40的磁极与第一磁铁块30的磁极相排斥，第一磁铁块30带动连杆20远离第二磁铁块40；通过电机驱动第二磁铁块40反复转动，可实现连杆20从导向管10伸出和缩回，使伸缩装置的长度发生变化，从而模拟肌肉的伸缩。
进一步地，在发明的另一个实施例中，导向管10的横截面为非圆形，横截面为非圆形的导向管10不需要设置卡槽22与限位凸楞12，连杆20在导向管10内运动时也不会发生转动，因此可进一步简化伸缩装置的结构。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述仿生肌肉伸缩装置包括：
导向管；
连杆，所述连杆的一端可滑动地设置于所述导向管内；
磁铁块组件，所述磁铁组件包括第一磁铁块和第二磁铁块，所述第一磁铁块设置于所述连杆一端的端部，所述第二磁铁块与所述第一磁铁块间隔设置；
驱动装置，所述驱动装置与所述第二磁铁块连接，所述驱动装置用于驱动所述第二磁铁块转动，以使所述连杆沿所述导向管的轴线滑动。
2.根据权利要求1所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述导向管的横截面为非圆形。
3.根据权利要求1所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述导向管两端的内边沿分别设置有限位环，所述连杆的一端径向向外延伸形成与所述限位环配合的限位台阶。
4.根据权利要求3所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述限位环与所述导向管通过螺钉连接或胶粘连接。
5.根据权利要求3或4所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述导向管的横截面呈圆形，所述导向管的内壁上设置有沿导向管的长度方向延伸的限位凸楞，所述限位台阶的外周面上设置有与所述限位凸楞配合的卡槽。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述第一磁铁块与所述第二磁铁块均为条形磁体。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述驱动装置为带有减速机的电机或伺服舵机。
8.根据权利要求7所述的仿生肌肉伸缩装置，其特征在于，所述电机为防水电机。
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