CN110840713A - 一种气动肌肉 - Google Patents

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Abstract

本申请属于仿生驱动器技术领域，特别是涉及一种气动肌肉。但是现有的气动肌肉结构复杂，制作成本高。本申请提供了一种气动肌肉，包括气囊，所述气囊外侧设置有编织网管，所述气囊与所述编织网管一端通过第一连接接头组件连接，所述气囊与所述编织网管另一端通过第二连接接头组件连接，所述气囊内设置有导气管，所述第一连接接头组件包括充气通道，所述导气管通过所述充气通道。本申请提供的气动肌肉为囊式人工气动肌肉，此囊式人工气动肌肉与现有的气动肌肉相比，充气并发生膨胀变形的是气囊结构，而膨胀的气囊中间存在不需要充气的空间，此结构节约了压缩气体，同时减小了气囊需要承受的压力，缩短了响应时间，提高了工作效率。

Description

一种气动肌肉
技术领域
本申请属于仿生驱动器技术领域，特别是涉及一种气动肌肉。
背景技术
21世纪人口老龄化浪潮将席卷全球，给社会发展带来严峻挑战，截至2018年年我国60岁以上老年人口超2.5亿。老年人由于本身肌肉力量的衰退，行走能力出现不同程度的下降。为了改善老年人的行走状态，也为了防止老年人因跌到出现损伤，就出现了以助行为目的的设备，其中外骨骼是较为热门的助行设备。因为刚性外骨骼会限制人体的自由度，所以柔性外骨骼成为了研究热点。而柔性外骨骼需要柔顺性好的驱动器来提供动力，气动肌肉就是一个不错的选择。相较于液压缸、气压缸之类沉重的刚性驱动器，气动肌肉这种轻便、柔顺性好、结构简单的驱动器将会有更加广阔的应用前景。
气动人工肌肉由外部提供的压缩空气驱动，作推拉动作，其过程就像人体的肌肉运动。它可以提供很大的力量，而重量却比较小，最小的气动人工肌肉重量只有10g。气动人工肌肉会在达到推拉极限时自动制动，不会突破预定的范围。多个气动人工肌肉可以按任意方向、位置组合，不需要整齐的排列。
但是现有的气动肌肉结构复杂，制作成本高。
发明内容
1.要解决的技术问题
基于现有的气动肌肉结构复杂，制作成本高的问题，本申请提供了一种气动肌肉。
2.技术方案
为了达到上述的目的，本申请提供了一种气动肌肉，包括气囊，所述气囊外侧设置有编织网管，所述气囊与所述编织网管一端通过第一连接接头组件连接，所述气囊与所述编织网管另一端通过第二连接接头组件连接，所述气囊内设置有导气管，所述第一连接接头组件包括充气通道，所述导气管通过所述充气通道。
本身请提供另一种实施方式：所述第一连接接头组件包括带孔按钉、带孔顶头和带孔接头，所述导气管与所述气囊固定设置，所述导气管依次通过所述所述带孔按钉、所述带孔顶头和所述带孔接头；
所述带孔按钉一端设置于所述气囊内，所述带孔按钉另一端与所述带孔顶头一端连接，所述带孔顶头设置于所述编织网管内，所述带孔顶头另一端与带孔接头连接，所述带孔接头设置于所述编织网管外侧。
本身请提供另一种实施方式：所述第二连接接头组件包括按钉、顶头和接头，所述按钉一端设置于所述气囊内，所述按钉另一端与所述顶头一端连接，所述顶头设置于所述编织网管内，所述顶头另一端与接头连接，所述接头设置于所述编织网管外侧。
本身请提供另一种实施方式：所述导气管与充气装置连接。
本身请提供另一种实施方式：所述带孔顶头为带孔锥形顶头，所述顶头为锥形顶头。
本身请提供另一种实施方式：所述带孔锥形顶头外侧设置有锥形套，所述带孔锥形顶头通过所述锥形套与所述带孔接头连接，所述锥形顶头外侧设置有第二锥形套，所述锥形顶头通过所述第二锥形套与所述接头连接。
本身请提供另一种实施方式：所述带孔接头包括第一固定环，所述第一固定环设置于所述带孔接头端部，所述接头包括第二固定环，所述第二固定环设置于所述接头端部。
本身请提供另一种实施方式：所述带孔锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述带孔按钉与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带孔按钉配合固定所述气囊，所述锥形面与所述锥形套配合固定所述编织网管；所述锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述按钉与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带按钉配合固定所述气囊，所述锥形面与所述第二锥形套配合固定所述编织网管。
本身请提供另一种实施方式：所述气囊内部设置有支撑组件。
本身请提供另一种实施方式：所述支撑组件为海绵。
3.有益效果
与现有技术相比，本申请提供的一种气动肌肉的有益效果在于：
本申请提供的气动肌肉，结构简单、柔顺性好、无污染、质量轻、功率质量比大、收缩比大等优点，能够应用于康复医疗器械、医疗保健等领域、飞行器领域等领域。
本申请提供的气动肌肉，可以广泛应用于助行外骨骼、康复医疗器械的可以提供助力。
本申请提供的气动肌肉为囊式人工气动肌肉，此囊式人工气动肌肉与现有的气动肌肉相比，充气并发生膨胀变形的是气囊结构，而膨胀的气囊中间存在不需要充气的空间，此结构节约了压缩气体，同时减小了气囊需要承受的压力，缩短了响应时间，提高了工作效率。
本申请提供的气动肌肉为囊式人工气动肌肉，在气囊与编织网管的固定上，按钉与锥形顶头凹槽的配合将气囊固定，而锥形顶头与锥形套的锥形面将编织网管固定。气囊与编织网管没有一起固定，而是分开固定，这种固定方式适合与此种囊式人工肌肉的工作方式。在气囊膨胀时，在编织网管的约束下，气动肌肉开始收缩，气动肌肉本体的缩短减小了固定气囊所需要的力，防止了气囊的脱出。在气囊中间放入海绵，一定程度上防止气囊内层在膨胀时向内侧扩张。结构设计简单，具有很强的适配性，且其制作成本低，易于流水作业，有广泛的应用前景。
本申请提供的气动肌肉，质量轻，结构简单可靠，具有很强的适配性；工作时节约了所需要的压缩气体，减小了气囊承受气压，缩短了响应时间，提高了工作效率；制作成本低廉，易于流水作业；柔顺性好，功率质量比大，可以广泛应用于助行外骨骼、康复医疗器械。
附图说明
图1是本申请的气动肌肉整体结构示意图；
图2是本申请的气动肌肉整体剖面示意图；
图3是本申请的气动肌肉第二整体剖面示意图；
图4是本申请的气动肌肉截面示意图；
图5是本申请的气动肌肉第二整体结构示意图；
图6是本申请的气动肌肉第三整体剖面示意图；
图中：1-气囊、2-编织网管、3-导气管、4-带孔按钉、5-带孔顶头、6-带孔接头、7-按钉、8-顶头、9-接头、10-锥形套、11-第一固定环、12-第二固定环、13-支撑组件。
具体实施方式
在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。
参见图1～6，本申请提供一种气动肌肉，包括气囊1，所述气囊1外侧设置有编织网管2，所述气囊1与所述编织网管2一端通过第一连接接头组件连接，所述气囊1与所述编织网管2另一端通过第二连接接头组件连接，所述气囊1内设置有导气管3，所述第一连接接头组件包括充气通道，所述导气管3通过所述充气通道。
进一步地，所述第一连接接头组件包括带孔按钉4、带孔顶头5和带孔接头6，所述导气管3与所述气囊1固定设置，所述导气管3依次通过所述所述带孔按钉4、所述带孔顶头5和所述带孔接头6；
所述带孔按钉4一端设置于所述气囊1内，所述带孔按钉4另一端与所述带孔顶头5一端连接，所述带孔顶头5设置于所述编织网管2内，所述带孔顶头5另一端与带孔接头6连接，所述带孔接头6设置于所述编织网管2外侧。
进一步地，所述第二连接接头组件包括按钉7、顶头8和接头9，所述按钉7一端设置于所述气囊1内，所述按钉7另一端与所述顶头8一端连接，所述顶头8设置于所述编织网管2内，所述顶头8另一端与接头9连接，所述接头9设置于所述编织网管2外侧。
进一步地，所述导气管3与充气装置连接。
进一步地，所述带孔顶头5为带孔锥形顶头，所述顶头8为锥形顶头。
进一步地，所述带孔锥形顶头外侧设置有锥形套10，所述带孔锥形顶头通过所述锥形套10与所述带孔接头6连接，所述锥形顶头外侧设置有第二锥形套，所述锥形顶头通过所述第二锥形套与所述接头9连接。
进一步地，所述带孔接头6包括第一固定环11，所述第一固定环11设置于所述带孔接头6端部，所述接头9包括第二固定环12，所述第二固定环12设置于所述接头9端部。
进一步地，所述带孔锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述带孔按钉4与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带孔按钉4配合固定所述气囊1，所述锥形面与所述锥形套10配合固定所述编织网管2；所述锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述按钉7与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带按钉7配合固定所述气囊1，所述锥形面与所述第二锥形套配合固定所述编织网管2。
进一步地，所述气囊1内部设置有支撑组件13。
进一步地，所述支撑组件13为海绵。
图1～图4为未工作状态，图5和图6为工作状态。
实施例
本申请涉及的囊式人工气动肌肉，它由编织网管2、气囊1、两个连接接头组件和海绵组成。可以连通空气的连接接头由带孔按钉4、带孔锥形顶头、锥形套10、带孔接头6组成。完全封闭的连接接头由不带孔的按钉7、锥形顶头、第二锥形套、接头9组成。
气囊1是中空的，通过导气管3来向其中充气。导气管3与气囊1为一体，通过连通空气的连接接头组件中的孔与充气装置连接。气囊1的两端分别依靠带孔按钉4与带孔锥形顶头和按钉7与锥形顶头固定的。
带孔按钉4用来固定气囊1和通过导气管3。带孔按钉4在气囊1中间将气囊1的一端按进带孔锥形顶头下方的凹槽，通过挤压产生的摩擦力来固定气囊1。按钉7将气囊1另一端按进锥形顶头下方的凹槽。
编织网管2是一层韧性极强的网，用来提供拉力。编织网管2的两端分别靠带孔锥形顶头和锥形顶头与锥形套10和第二锥形套之间的锥形面来固定的。
带孔锥形顶头下方有凹槽，外围是一个锥形面，顶部有一个带螺纹的柱。带孔锥形顶头下方凹槽与带孔按钉4配合固定气囊。带孔锥形顶头外围锥形面与锥形套10内侧的锥形面配合固定编织网管2。带孔锥形顶头顶部带螺纹的柱与带孔接头6的内侧螺纹相配合。锥形顶头的作用与带孔锥形顶头相同。带孔锥形顶头中的孔是给气囊1充气的通道。
带孔接头6和接头9通过顶端的圆环与外物相连固定气动肌肉的位置。带孔接头6通过内侧螺纹与带孔锥形顶头相连，同时顶住锥形套10增大锥形套10与带孔锥形顶头之间的摩擦力，固定编织网管2。接头9的作用与带孔接头6相同。带孔接头6的孔用来连接充气装置。
海绵位于气囊1中空的位置，起支撑作用，在一定程度上防止气囊1的内层在膨胀时向内部扩张。气囊1位于编织网管2的内部，被带孔按钉4与带孔锥形顶头和按钉7与锥形顶头固定两端。气动肌肉工作时，充气装置通过导气管3向气囊1充气。气囊1开始膨胀，由于编织网管2的约束，气动肌肉本体开始膨胀收缩，从而对外界产生轴向拉力。不需要气动肌肉提供拉力时，由于气动肌肉气囊1中的气压大，气囊1中的高压气体会被排出，气动肌肉本体就会沿轴向归位，从而对外界产生的轴向拉力会逐渐减小直至为零。这是气动肌肉的一个工作周期。
本申请提供的气动肌肉为囊式人工气动肌肉，在气囊1与编织网管2的固定上，按钉7与锥形顶头凹槽的配合将气囊1固定，而锥形顶头与锥形套10的锥形面将编织网管2固定。气囊1与编织网管2没有一起固定，而是分开固定，这种固定方式适合与此种囊式人工肌肉的工作方式。在气囊1膨胀时，在编织网管2的约束下，气动肌肉开始收缩，气动肌肉本体的缩短减小了固定气囊1所需要的力，防止了气囊1的脱出。在气囊1中间放入海绵，一定程度上防止气囊1内层在膨胀时向内侧扩张。结构设计简单，具有很强的适配性，且其制作成本低，易于流水作业，有广泛的应用前景。
本申请提供的气动肌肉，质量轻，结构简单可靠，具有很强的适配性；工作时节约了所需要的压缩气体，减小了气囊承受气压，缩短了响应时间，提高了工作效率；制作成本低廉，易于流水作业；柔顺性好，功率质量比大，可以广泛应用于助行外骨骼、康复医疗器械。
尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。

Claims (10)

1.一种气动肌肉，其特征在于：包括气囊(1)，所述气囊(1)外侧设置有编织网管(2)，所述气囊(1)与所述编织网管(2)一端通过第一连接接头组件连接，所述气囊(1)与所述编织网管(2)另一端通过第二连接接头组件连接，所述气囊(1)内设置有导气管(3)，所述第一连接接头组件包括充气通道，所述导气管(3)通过所述充气通道。
2.如权利要求1所述的气动肌肉，其特征在于：所述第一连接接头组件包括带孔按钉(4)、带孔顶头(5)和带孔接头(6)，所述导气管(3)与所述气囊(1)固定设置，所述导气管(3)依次通过所述所述带孔按钉(4)、所述带孔顶头(5)和所述带孔接头(6)；
所述带孔按钉(4)一端设置于所述气囊(1)内，所述带孔按钉(4)另一端与所述带孔顶头(5)一端连接，所述带孔顶头(5)设置于所述编织网管(2)内，所述带孔顶头(5)另一端与带孔接头(6)连接，所述带孔接头(6)设置于所述编织网管(2)外侧。
3.如权利要求2所述的气动肌肉，其特征在于：所述第二连接接头组件包括按钉(7)、顶头(8)和接头(9)，所述按钉(7)一端设置于所述气囊(1)内，所述按钉(7)另一端与所述顶头(8)一端连接，所述顶头(8)设置于所述编织网管(2)内，所述顶头(8)另一端与接头(9)连接，所述接头(9)设置于所述编织网管(2)外侧。
4.如权利要求1所述的气动肌肉，其特征在于：所述导气管(3)与充气装置连接。
5.如权利要求3所述的气动肌肉，其特征在于：所述带孔顶头(5)为带孔锥形顶头，所述顶头(8)为锥形顶头。
6.如权利要求3所述的气动肌肉，其特征在于：所述带孔锥形顶头外侧设置有锥形套(10)，所述带孔锥形顶头通过所述锥形套(10)与所述带孔接头(6)连接，所述锥形顶头外侧设置有第二锥形套，所述锥形顶头通过所述第二锥形套与所述接头(9)连接。
7.如权利要求3所述的气动肌肉，其特征在于：所述带孔接头(6)包括第一固定环(11)，所述第一固定环(11)设置于所述带孔接头(6)端部，所述接头(9)包括第二固定环(12)，所述第二固定环(12)设置于所述接头(9)端部。
8.如权利要求6所述的气动肌肉，其特征在于：所述带孔锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述带孔按钉(4)与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带孔按钉(4)配合固定所述气囊(1)，所述锥形面与所述锥形套(10)配合固定所述编织网管(2)；所述锥形顶头包括凹槽和锥形面，所述按钉(7)与所述凹槽连接，所述凹槽与所述带按钉(7)配合固定所述气囊(1)，所述锥形面与所述第二锥形套配合固定所述编织网管(2)。
9.如权利要求1～8中任一项所述的气动肌肉，其特征在于：所述气囊(1)内部设置有支撑组件(13)。
10.如权利要求9所述的气动肌肉，其特征在于：所述支撑组件(13)为海绵。
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