CN110900654B - 一种充气式柔性轻质机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械臂领域，具体地说是一种充气式柔性轻质机械臂，包括气压回路模块、相机、瘦人工肌肉、气囊体、机座、气囊充气罐、输气管道、树脂垫片、空气压缩机、电线、电源，瘦人工肌肉通过树脂垫片连接于气囊体，使机械臂得以驱动，瘦人工肌肉的驱动力来源于气压回路模块通过输气管道所提供的压缩空气，压缩空气来源于空气压缩机，机械臂的连杆是采用充入氦气的气囊体，气囊体具有自重补偿能力，相机安装于机械臂的最末端，通过电线连接到机座的电源上；整个充气式柔性轻质机械臂固定于机架上。本发明结构新颖，控制简单，适用于危险、高空、受灾领域以及外太空的检验和侦查。

Description

一种充气式柔性轻质机械臂

技术领域

本发明属于机械臂领域，具体地说是一种充气式柔性轻质机械臂。

背景技术

近年来，传统的机械臂暴露出越来越多的问题。逐渐由刚性转变为柔性的机械臂，制造出了很多仿生的机器人。蛙泳机器人、灵动机械手的关键部分均采用了人工肌肉驱动，柔性化的趋势随之而展开。现有的机械臂大多数是刚性的，而柔性的机械臂能弥补刚性机械臂的一些不足，它能够在危险、高空和复杂的领域开展检验和勘察任务，长而轻的优势，让制造成本和危险系数大大降低。

发明内容

针对传统机械臂存在的问题，本发明的目的在于提供一种充气式柔性轻质机械臂，适用于危险、高空、受灾领域以及外太空的检验和侦查。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括气囊体、瘦人工肌肉、输气管道、气囊充气罐、机座、空气压缩机及气压回路模块，其中气囊充气罐、空气压缩机及气压回路模块分别安装在机座上，所述气囊体为至少四个，彼此之间通过关节轴串联连接、形成机械臂的连杆，且各气囊体内部相通，位于第一的气囊体安装在所述气压回路模块上，并通过充气管路与气囊充气罐相连通，由该气囊充气罐向各所述气囊体内部充入比空气轻的气体，使充气后的各气囊体悬浮在空气中；每个所述气囊体上连接或跨越有仅能轴向伸缩的瘦人工肌肉，该瘦人工肌肉跨越三个气囊体，瘦人工肌肉的两端分别与所跨越的三个气囊体中位于两侧的连接，所述瘦人工肌肉为内部中空结构，一端连接有输气管道，另一端为封闭端；所述气压回路模块具有控制瘦人工肌肉充气或放气的三位四通电磁换向阀，该三位四通电磁换向阀分别与所述空气压缩机及输气管道相连；所述空气压缩机通过三位四通电磁换向阀经输气管道向瘦人工肌肉内充气，被充气的瘦人工肌肉与输气管道连接的一端所相连的气囊体在瘦人工肌肉因充气而收缩的过程中作为基座保持不动，由作为基座的气囊体向远离气压回路模块方向的其余气囊体则向充气的瘦人工肌肉一侧转动。

其中：所述瘦人工肌肉分为铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组，该铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉在铅垂面上对称位于气囊体的上下两侧，所述水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉在水平面上对称位于气囊体的左右两侧，该铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组中的瘦人工肌肉长度相等，任意一根瘦人工肌肉均跨越三个气囊体；所述铅垂面瘦人工肌肉组与水平面瘦人工肌肉组沿气囊体形成的机械臂连杆长度方向交替设置，且相邻铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉与水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉部分重叠。

所述铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组分别设有各自独立的三位四通电磁换向阀，每个三位四通电磁换向阀分别通过输气管道与铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉或水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉相连；所述铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉不同时充气，即一根充气、另一根放气；所述水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉不同时充气，即一根充气、另一根放气。

所述气囊体在四个的基础上，每增加一个气囊体即增加一组所述铅垂面瘦人工肌肉组或水平面瘦人工肌肉组；相应地，所述气压回路模块中增加一个所述三位四通电磁换向阀。

所述瘦人工肌肉由在乳胶管外面包裹一层尼龙网织物制成，一端为绝缘带，另一端为密封区域，在所述绝缘带上开设有压缩空气入口，该压缩空气入口的一端与所述输气管道相连，另一端与所述乳胶管的内部连通。

所述压缩空气入口与输气管道为过盈配合连接。

所述瘦人工肌肉的两端与气囊体之间设有粘结在气囊体上的树脂垫片，该瘦人工肌肉、树脂垫片及气囊体通过大力马线连接在一起。

所述气囊体为尼龙共挤膜与聚乙烯共挤膜两层材料制成的气囊，该气囊体的两端对称设有关节轴。

所述气囊充气罐向气囊体充入的为氦气。

各所述气囊体形成的机械臂连杆最末端安装有相机，该相机通过电线与安装于所述机座上的电源连接。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构新颖，控制简单，适用于危险、高空、受灾领域以及外太空的检验和侦查。

2.本发明的驱动元件，是质轻的瘦人工肌肉，其运动形式是轴向的直线伸缩运动；不再是质重的伺服电机等金属驱动装置。

3.本发明的运动控制，是通过不同气囊体所对应不同瘦人工肌肉的顺序、跳序、倒序驱动来进行控制。

4.本发明的驱动源，是空气压缩机里的压缩空气；驱动回路是气压回路，对外界环境没有影响。

5.本发明的材料，基本上是纤维、塑料材料，质量轻，结构简单具有柔性；在自重方面进行了自重补偿，使得机械臂更加质轻而臂长。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2A为本发明四个气囊体与瘦人工肌肉的示意图；

图2B为本发明五个气囊体与瘦人工肌肉的示意图；

图2C为本发明六个气囊体与瘦人工肌肉的示意图；

图3为本发明瘦人工肌肉的结构剖视图；

图4A为本发明气压回路模块中两个三位四通电磁换向阀控制两组瘦人工肌肉的结构示意图；

图4B为本发明气压回路模块中三个三位四通电磁换向阀控制三组瘦人工肌肉的结构示意图；

图4C为本发明气压回路模块中四个三位四通电磁换向阀控制四组瘦人工肌肉的结构示意图；

其中：1为相机，2为气囊体，3为树脂垫片，4为瘦人工肌肉，5为输气管道，6为气囊充气罐，7为机座，8为电源，9为空气压缩机，10为气压回路模块，11为电线，12为关节轴，13为压缩空气入口，14为尼龙网织物，15为乳胶管，16为密封区域，17为绝缘带，18为大力马线，19为三位四通电磁换向阀。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1所示，本发明包括气囊体2、瘦人工肌肉4、输气管道5、气囊充气罐6、机座7、空气压缩机9及气压回路模块10，其中气囊充气罐6、空气压缩机9及气压回路模块10分别安装在机座7上，气囊体2为至少四个，彼此之间通过关节轴12串联连接、形成机械臂的连杆，且各气囊体2内部相通，位于第一的气囊体安装在气压回路模块10上，并通过充气管路与气囊充气罐6相连通，由该气囊充气罐6向各气囊体2内部充入比空气轻的气体，使充气后的各气囊体2悬浮在空气中，具有自重补偿能力。气囊充气罐6与气囊体2之间的充气管路上安装有与控制系统相连的阀门，由控制系统控制阀门以控制充气管路的开关；本实施例的控制系统为现有技术。本实施例的气囊充气罐6向气囊体2内充入的为氦气。

每个气囊体2上连接或跨越有仅能轴向伸缩的瘦人工肌肉4，该瘦人工肌肉4跨越三个气囊体2，瘦人工肌肉4的两端分别与所跨越的三个气囊体2中位于两侧的连接，瘦人工肌肉4为内部中空结构，一端连接有输气管道5，另一端为封闭端。如图3所示，本实施例的瘦人工肌肉4是由在乳胶管15外面包裹一层尼龙网织物14制成，使乳胶管15的径向膨胀变成了轴向伸缩，从而使瘦人工肌肉4的运动形式是轴向的直线伸缩运动，用以驱动气囊体2；这种结构的瘦人工肌肉4，在充气时是沿轴向收缩的，而在放气时伸长复位。瘦人工肌肉4的一端为绝缘带17，另一端为密封区域16，在绝缘带17上开设有压缩空气入口13，该压缩空气入口13的一端与输气管道5相连，压缩空气入口13与输气管道5为过盈配合连接，压缩空气入口13的另一端与乳胶管15的内部连通。本实施例瘦人工肌肉4的两端与气囊体2之间设有粘结在气囊体2上的树脂垫片3，该瘦人工肌肉4、树脂垫片3及气囊体2通过大力马线18连接在一起。

本实施例的瘦人工肌肉4分为铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组，该铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4在铅垂面上对称位于气囊体2的上下两侧，水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4在水平面上对称位于气囊体2的左右两侧，该铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组中的瘦人工肌肉4长度相等，任意一根瘦人工肌肉4均跨越三个气囊体2。铅垂面瘦人工肌肉组与水平面瘦人工肌肉组沿气囊体2形成的机械臂连杆长度方向交替设置，且相邻铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉与水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉部分重叠。

气压回路模块10具有控制瘦人工肌肉4充气或放气的三位四通电磁换向阀19，该三位四通电磁换向阀19分别与空气压缩机9、输气管道5及控制系统相连。瘦人工肌肉4上的驱动力来源于空气压缩机9通过气压回路模块10、输气管道5所提供的压缩空气。空气压缩机9通过三位四通电磁换向阀19经输气管道5向瘦人工肌肉4内充气，被充气的瘦人工肌肉4与输气管道5连接的一端所相连的气囊体2在瘦人工肌肉4因充气而收缩的过程中作为基座保持不动，由作为基座的气囊体2向远离气压回路模块10方向的其余气囊体2则向充气的瘦人工肌肉4一侧转动。本实施例的三位四通电磁换向阀19的中位机能为O型，即在中位时，各气口全封闭，空气不流通。

铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组分别设有各自独立的三位四通电磁换向阀19，每个三位四通电磁换向阀19分别通过输气管道5与铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4或水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4相连。铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4不同时充气，即一根充气、另一根放气。水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉4不同时充气，即一根充气、另一根放气。

本实施例的气囊体2是由尼龙共挤膜与聚乙烯共挤膜两层材料制成的气囊，尼龙共挤膜在外，聚乙烯共挤膜在内，尼龙共挤膜与聚乙烯共挤膜粘结在一起；气囊体2的两端对称设有关节轴12，本实施例的关节轴12可为关节轴承。本实施例的气囊体2壁厚为0.06mm,再通过氦气体进行自重补偿，达到质轻和臂长的目的。虽然厚度只有0.06mm，但是在尼龙共挤膜和聚乙烯共挤膜的加持下，具有所需的支撑力。

本实施例的各气囊体2形成的机械臂连杆最末端安装有相机1，该相机1通过电线11与安装于机座7上的电源8连接。

本发明的气囊体2至少为四个，在四个气囊体2的基础上，每增加一个气囊体2即增加一组铅垂面瘦人工肌肉组或水平面瘦人工肌肉组；相应地，气压回路模块10中增加一个三位四通电磁换向阀19。

如图2A所示，为四个气囊体2，分别为气囊体A、气囊体B、气囊体C及气囊体D，气囊体A作为基座是固定不动的，一端安装在气压回路模块10上。四个气囊体2上设置了一组铅垂面瘦人工肌肉组(分别为瘦人工肌肉a和瘦人工肌肉b)及一组水平面瘦人工肌肉组(分别为瘦人工肌肉c和瘦人工肌肉d)，其中铅垂面瘦人工肌肉组的瘦人工肌肉a与瘦人工肌肉b对称位于气囊体铅垂面的上下两侧，水平面瘦人工肌肉组的瘦人工肌肉c、瘦人工肌肉d对称位于气囊体的水平面的左右两侧；瘦人工肌肉a和瘦人工肌肉b的一端连接于气囊体A的另一端，然后瘦人工肌肉a和瘦人工肌肉b跨越气囊体B，瘦人工肌肉a和瘦人工肌肉b的另一端连接于气囊体C的一端；瘦人工肌肉c和瘦人工肌肉d的一端连接于气囊体B的另一端，然后瘦人工肌肉c和瘦人工肌肉d跨越气囊体C，瘦人工肌肉c和瘦人工肌肉d的另一端连接于气囊体D的一端，在气囊体D的另一端安装相机1。如图4A所示，相应地，气压回路模块10中设置了两个三位四通电磁换向阀19，一个三位四通电磁换向阀19分别通过输气管道5与瘦人工肌肉a和瘦人工肌肉b相连，另一个三位四通电磁换向阀19分别通过输气管道5与瘦人工肌肉c和瘦人工肌肉d相连。当控制系统控制第一个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉a充气时，瘦人工肌肉b不同时充气，气囊体A作为基座固定不动，瘦人工肌肉a充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉b放气而伸长复位(放气动作由三位四通电磁换向阀19实现)，气囊体不能轴向伸缩，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D绕关节轴B'朝瘦人工肌肉a方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉a方向翻转；同理，第一个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉b充气时，瘦人工肌肉b沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉a放气而伸长复位，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D绕关节轴B'朝瘦人工肌肉b方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉b方向翻转。当控制系统控制第二个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉c充气时，瘦人工肌肉d不同时充气，气囊体A与气囊体B均作为基座固定不动，瘦人工肌肉c充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉d放气而伸长复位，进而带动气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉c方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉c方向翻转；同理，第二个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉d充气时，瘦人工肌肉d沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉c放气而伸长复位，进而带动气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉d方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉d方向翻转。

如图2B所示，在图2A中的四个气囊体基础上增加了一个气囊体E，同时增加了一组铅垂面瘦人工肌肉组，即增加了瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f，对称位于气囊体铅垂面的上下两侧。瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f的一端连接于气囊体C的另一端，然后瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f跨越气囊体D，瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f的另一端连接于气囊体E的一端，气囊体E的另一端安装相机1。如图4B所示，在图4A的两个三位四通电磁换向阀的基础上增加了一个三位四通电磁换向阀，分别通过输气管道5与瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f相连，用于控制增加的瘦人工肌肉e和瘦人工肌肉f。当控制系统控制第一个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉a充气时，瘦人工肌肉b不同时充气，气囊体A作为基座固定不动，瘦人工肌肉a充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉b放气而伸长复位，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E绕关节轴B'朝瘦人工肌肉a方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉a方向翻转；同理，第一个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉b充气时，瘦人工肌肉b沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉a放气而伸长复位，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E绕关节轴B'朝瘦人工肌肉b方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉b方向翻转。当控制系统控制第二个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉c充气时，瘦人工肌肉d不同时充气，气囊体A与气囊体B均作为基座固定不动，瘦人工肌肉c充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉d放气而伸长复位，进而带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E绕关节轴C'朝瘦人工肌肉c方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉c方向翻转；同理，第二个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉d充气时，瘦人工肌肉d沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉c放气而伸长复位，进而带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E绕关节轴C'朝瘦人工肌肉d方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉d方向翻转。当控制系统控制第三个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉e充气时，瘦人工肌肉f不同时充气，气囊体A、气囊体B与气囊体C均作为基座固定不动，瘦人工肌肉e充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉f放气而伸长复位，进而带动气囊体E绕关节轴D'朝瘦人工肌肉e方向翻转，气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉e方向翻转；同理，第三个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉f充气时，瘦人工肌肉f沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉e放气而伸长复位，进而带动气囊体E绕关节轴D'朝瘦人工肌肉f方向翻转，气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉f方向翻转。

如图2C所示，在图2B中的五个气囊体基础上增加了一个气囊体F，同时增加了一组水平面瘦人工肌肉组，即增加了瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h，对称位于气囊体水平面的左右两侧。瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h的一端连接于气囊体D的另一端，然后瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h跨越气囊体E，瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h的另一端连接于气囊体F的一端，气囊体F的另一端安装相机1。如图4C所示，在图4B的三个三位四通电磁换向阀的基础上增加了一个三位四通电磁换向阀，分别通过输气管道5与瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h相连，用于控制增加的瘦人工肌肉g和瘦人工肌肉h。当控制系统控制第一个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉a充气时，瘦人工肌肉b不同时充气，气囊体A作为基座固定不动，瘦人工肌肉a充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉b放气而伸长复位，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴B'朝瘦人工肌肉a方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉a方向翻转；同理，第一个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉b充气时，瘦人工肌肉b沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉a放气而伸长复位，进而带动气囊体C、气囊体C带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴B'朝瘦人工肌肉b方向翻转，气囊体B绕关节轴A'朝瘦人工肌肉b方向翻转。当控制系统控制第二个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉c充气时，瘦人工肌肉d不同时充气，气囊体A与气囊体B均作为基座固定不动，瘦人工肌肉c充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉d放气而伸长复位，进而带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴C'朝瘦人工肌肉c方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉c方向翻转；同理，第二个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉d充气时，瘦人工肌肉d沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉c放气而伸长复位，进而带动气囊体D、气囊体D带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴C'朝瘦人工肌肉d方向翻转，气囊体C绕关节轴B'朝瘦人工肌肉d方向翻转。当控制系统控制第三个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉e充气时，瘦人工肌肉f不同时充气，气囊体A、气囊体B与气囊体C均作为基座固定不动，瘦人工肌肉e充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉f放气而伸长复位，进而带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴D'朝瘦人工肌肉e方向翻转，气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉e方向翻转；同理，第三个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉f充气时，瘦人工肌肉f沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉e放气而伸长复位，进而带动气囊体E、气囊体E带动气囊体F绕关节轴D'朝瘦人工肌肉f方向翻转，气囊体D绕关节轴C'朝瘦人工肌肉f方向翻转。当控制系统控制第四个三位四通电磁换向阀19将空气压缩机9的压缩空气通过输气管道5给瘦人工肌肉g充气时，瘦人工肌肉h不同时充气，气囊体A、气囊体B、气囊体C与气囊体D均作为基座固定不动，瘦人工肌肉g充气沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉h放气而伸长复位，进而带动气囊体F绕关节轴E'朝瘦人工肌肉g方向翻转，气囊体E绕关节轴D'朝瘦人工肌肉g方向翻转；同理，第四个三位四通电磁换向阀19给瘦人工肌肉h充气时，瘦人工肌肉h沿轴向收缩、对应的瘦人工肌肉g放气而伸长复位，进而带动气囊体F绕关节轴E'朝瘦人工肌肉h方向翻转，气囊体E绕关节轴D'朝瘦人工肌肉h方向翻转。

按上述以此类推，4+N个气囊体，具有2+N组瘦人工肌肉组，具有2+N个三位四通电磁换向阀。

本发明的工作原理为：

气压回路模块10给整个充气式柔性轻质机械臂的每个气囊体对应的瘦人工肌肉4提供压缩气体，通过瘦人工肌肉4的轴向直线伸缩运动，驱使气囊体2绕关节轴12转动。瘦人工肌肉4对气囊体2的束缚，导致气囊体2的运动形式如胡克铰运动形式一样，通过不同气囊体所对应不同瘦人工肌肉4的顺序、跳序、倒序驱动来进行控制，就可以适用于危险、高空、受灾领域以及外太空的检验和侦查。

Claims (10)

1.一种充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：包括气囊体(2)、瘦人工肌肉(4)、输气管道(5)、气囊充气罐(6)、机座(7)、空气压缩机(9)及气压回路模块(10)，其中气囊充气罐(6)、空气压缩机(9)及气压回路模块(10)分别安装在机座(7)上，所述气囊体(2)为至少四个，彼此之间通过关节轴(12)串联连接、形成机械臂的连杆，且各气囊体(2)内部相通，位于第一的气囊体安装在所述气压回路模块(10)上，并通过充气管路与气囊充气罐(6)相连通，由该气囊充气罐(6)向各所述气囊体(2)内部充入比空气轻的气体，使充气后的各气囊体(2)悬浮在空气中；每个所述气囊体(2)上连接或跨越有仅能轴向伸缩的瘦人工肌肉(4)，该瘦人工肌肉(4)跨越三个气囊体(2)，瘦人工肌肉(4)的两端分别与所跨越的三个气囊体(2)中位于两侧的连接，所述瘦人工肌肉(4)为内部中空结构，一端连接有输气管道(5)，另一端为封闭端；所述气压回路模块(10)具有控制瘦人工肌肉(4)充气或放气的三位四通电磁换向阀(19)，该三位四通电磁换向阀(19)分别与所述空气压缩机(9)及输气管道(5)相连；所述空气压缩机(9)通过三位四通电磁换向阀(19)经输气管道(5)向瘦人工肌肉(4)内充气，被充气的瘦人工肌肉(4)与输气管道(5)连接的一端所相连的气囊体(2)在瘦人工肌肉(4)因充气而收缩的过程中作为基座保持不动，由作为基座的气囊体(2)向远离气压回路模块(10)方向的其余气囊体(2)则向充气的瘦人工肌肉(4)一侧转动。

2.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)分为铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组，该铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)在铅垂面上对称位于气囊体(2)的上下两侧，所述水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)在水平面上对称位于气囊体(2)的左右两侧，该铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组中的瘦人工肌肉(4)长度相等，任意一根瘦人工肌肉(4)均跨越三个气囊体(2)；所述铅垂面瘦人工肌肉组与水平面瘦人工肌肉组沿气囊体(2)形成的机械臂连杆长度方向交替设置，且相邻铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉与水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉部分重叠。

3.根据权利要求2所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述铅垂面瘦人工肌肉组及水平面瘦人工肌肉组分别设有各自独立的三位四通电磁换向阀(19)，每个三位四通电磁换向阀(19)分别通过输气管道(5)与铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)或水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)相连；所述铅垂面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)不同时充气，即一根充气、另一根放气；所述水平面瘦人工肌肉组的两根瘦人工肌肉(4)不同时充气，即一根充气、另一根放气。

4.根据权利要求2所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述气囊体(2)在四个的基础上，每增加一个气囊体(2)即增加一组所述铅垂面瘦人工肌肉组或水平面瘦人工肌肉组；相应地，所述气压回路模块(10)中增加一个所述三位四通电磁换向阀(19)。

5.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)由在乳胶管(15)外面包裹一层尼龙网织物(14)制成，一端为绝缘带(17)，另一端为密封区域(16)，在所述绝缘带(17)上开设有压缩空气入口(13)，该压缩空气入口(13)的一端与所述输气管道(5)相连，另一端与所述乳胶管(15)的内部连通。

6.根据权利要求5所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述压缩空气入口(13)与输气管道(5)为过盈配合连接。

7.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述瘦人工肌肉(4)的两端与气囊体(2)之间设有粘结在气囊体(2)上的树脂垫片(3)，该瘦人工肌肉(4)、树脂垫片(3)及气囊体(2)通过大力马线(18)连接在一起。

8.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述气囊体(2)为尼龙共挤膜与聚乙烯共挤膜两层材料制成的气囊，该气囊体(2)的两端对称设有关节轴(12)。

9.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：所述气囊充气罐(6)向气囊体(2)充入的为氦气。

10.根据权利要求1所述的充气式柔性轻质机械臂，其特征在于：各所述气囊体(2)形成的机械臂连杆最末端安装有相机(1)，该相机(1)通过电线(11)与安装于所述机座(7)上的电源(8)连接。

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