CN202952264U - 仿生伸缩组织链 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及应用于微机电技术领域和机械领域，特别是仿生伸缩组织链的运动机器人装置和动力装置。由铁芯、线圈、柔性连接壳体构成仿生伸缩组织链，在柔性连接壳体内，线圈固接在铁芯上，柔性连接壳体固接在线圈上，由易磁化材料构成的铁芯前端对准另一铁芯的后部，弹性伸缩壳体的拉伸长度可根据基本模块的厚薄和间距决定；缠绕在铁芯外周壁上的电磁线圈被柔性连接壳体罩住，电磁线圈的两端与电源正、负级对应配合连接。本实用新型可模仿动物肌肉组织伸缩而运动的功能，使类人机器人等四肢机械的活动更加灵活和自如。外形尺寸的变化应用可用于大型牵引和往复运动的机械运动。

Description

仿生伸缩组织链

技术领域

本实用新型涉及应用于微机电技术领域和机械领域，特别是仿生伸缩组织链的往复运动机器人装置和动力装置。

背景技术

现有诸多动力机械的往复运动主要依靠电动机、发动机将驱动转动变成往复运动，特别在许多工厂中的工业机器人都依靠电机来驱动，这使得机器人的机械臂的关节活动方式受到限制。此外，现有机器人相关的研究只是设法在如何改变类人机器人或其它类四肢动物机械的行走平衡，控制等相关领域，其仿生程度比较低，类人机器人或其它类四肢动物机械等行走等活动方式僵硬，也使其灵活性受到限制。

发明内容

本实用新型的目的在于提供仿生伸缩组织链，它能够起到模仿动物肌肉组织伸缩和运动的功能，充分应用于类人机器人或类其它四肢动物机械技术中，使类人机器人或类其它四肢动物机械的活动更加灵活和自如。

本实用新型的目的是这样实现的：仿生伸缩组织链，由铁芯、线圈和柔性连接壳体构成仿生伸缩组织链，单独的基本模块是没有作用的。在柔性连接壳内，由线圈固接或胶接在柔性连接壳体上，铁芯固接或胶接在线圈内，弹性伸缩壳体的收缩长度与线圈和铁芯自身的厚度和它与另一组线圈和铁芯的距离决定；缠绕在铁芯外周壁上的电磁线圈被柔性伸缩壳体罩住，电磁线圈的两端与电源正、负级对应配合连接。形成线圈的N极和S极，同性相斥异性相吸形成收缩和排斥力。

本实用新型原理为：在每个仿生伸缩组织链中，由缠在铁芯外壁上的电磁线圈产生的磁力吸引另一组铁芯线圈，其仿仿生伸缩组织链的结构类似于肌肉细胞的伸缩功能，模仿肌肉纤维伸缩的原理，使每个仿生伸缩组织链集群同时协作而往复伸缩组成仿生伸缩肌肉组织，可应用在类人机器人或其它类四肢动物机械技术领域当中。本实用新型能够起到模仿动物肌肉组织伸缩而运动的功能，充分应用于类人机器人或类其它四肢动物机械技术中，使类人机器人或类其它四肢动物机械的活动更加灵活和自如。

附图说明

图1是本实用新型仿生伸缩组织链的基本模块。

图2是本实用新型仿生伸缩组织链处于伸展状态的剖视结构示意图； 

图3是本实用新型仿生伸缩组织链处于收缩状态的剖视结构示意图； 

图4是本实用新型由伸缩基体单元连接构成的仿生伸缩链和仿生伸缩链组成的仿生伸缩肌肉组织的结构示意图。

具体实施方式

仿生伸缩组织链，如图1至图4所示，铁芯1、线圈2、柔性连接壳体3构成伸缩组织链，线圈2缠绕固接在铁芯1上，线圈2胶接固接在柔性连接壳体3上，被柔性连接壳体3罩住，线圈2的两端与电源正、负级对应配合连接。

每个上述基体基本模块首、尾连接成排，即相邻基体模块前端与另一个基体模块的后端对应连接构成仿生伸缩组织链；当线圈2通电时产生磁场使仿生伸缩链的基本模块相互吸引，其中，仿生伸缩组织链中的每个伸缩基体模块其线圈2之间相互并联或串联构成该仿生伸缩组织的电源输入两端，此电源输入两端与电源相配合，电流方向同向时模块相互吸引，仿生伸缩组织链收缩。电流方向反向时相互排斥，仿生伸缩组织链伸展。在相邻两个仿生伸缩组织链中，一仿生伸缩链的基体模块相对于另一仿生伸缩链的伸缩基体模块交错排列，并可通过柔韧性好的人造仿生软体材料相连接，使之结构更紧凑，相互不离散。

铁芯1由易磁化的金属材料构成，前后形状为相同的承插式外表面形状，并可光滑紧密接触。线圈2由电阻低的优良导线绕制而成。柔性连接壳体3由柔性纺织材料或橡胶等其他柔性材料构成、也可使用金属套筒承插的方式承插连接模仿活塞运动。

如图1是仿生伸缩组织链的基本模块，单一的基本模块是没有任何作用的。图2是仿生伸缩组织链处于伸展状态，图3通电后仿生伸缩组织链处于的收缩状态，图4是多个仿仿生伸缩组织链连接形成的类似肌肉组织的仿生伸缩组织。

综上所述，本实用新型结合仿生技术、机械、电磁、电子控制、润滑结构等相关方面领域的发展现状，结构简单、容易制造、并且容易标准化，利用现代高新微机电和微加工技术，最终能做成微米级以下的尺寸，如同制造集成大规模集成电路一样，如有成千上万的仿仿生伸缩组织链连接起来，就会形成总长度超过25%的机械运动行程，将这些机械式仿生伸缩组织附着在如类人机器人或其它类四肢动物机械的铰接的金属骨骼或金属骨架上，就可以使上述类人机器人或其它类四肢动物机械更加灵活自如。

当多股仿生伸缩组织链附着在铰接的机械臂上时，仿生伸缩组织链电磁线圈两端同电源连接，电流的大小会产生磁场，磁场使基本模块相互吸引移动，使弹性柔性壳体3产生变形，形成位移行程。如图3即是收缩后的状态，仿生伸缩组织链完成一个动作后释放电流，仿生伸缩组织链将复原，如有其他外力不能复原，就需另一股如肌肉组织起拉伸或收缩作用的仿生伸缩组织拉伸，因为机械臂在其中承担杠杆的作用。如图2和图3为伸展和收缩的状态。

 本实用新型通过电流的控制实现各种运动，即便是有个别伸缩基体单元出现故障，也不会影响整体动作和运动。通过电信号对电流的控制类似对神经刺激的响应，如图4是众多仿仿生伸缩组织链相互连接的示意图，供电电源须采用并联连接或部分串联连接。每股仿生伸缩组织只须改变其长度就能够准确地控制其施加的力量，相互之间的连接采用柔性连接即柔软并且可以改变方向；同时，仿生伸缩组织表现出比例恒定的属性：对于各种尺寸大小的仿生伸缩组织，其机理都一样，相同的仿生伸缩组织，如果其仿仿生伸缩组织链的数量能大幅增加，将赋予机械臂非常大的伸缩力量。因此，对于难以制作以电动马达驱动的机械，本实用新型可作为一种革新的微机电组织大范围应用于各种生产技术领域。在模块非常薄的厚度和直径很大的应用中可实现大行程位移，和大功率牵引。

Claims (8)

1.仿生伸缩组织链，其特征是：铁芯(1)和线圈(2) 构成伸缩基体模块，由柔性连接壳体(3)连接构成仿生伸缩组织链，在柔性连接壳体内，线圈(2)固接在铁芯(1)上，柔性连接壳体(3)固接在线圈上，由易磁化材料构成的铁芯(1)前部对准另一铁芯的后部，缠绕在铁芯外周壁上的电磁线圈被柔性连接壳体罩住，电磁线圈(3)的两端与电源正、负级对应配合连接。

2.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：相邻伸缩基体模块固接构成仿生伸缩链；由仿生伸缩链相配合形成仿生伸缩组织，其中，仿生伸作组织中的每个伸缩基体模块的线圈(2)之间相互并联或串联构成该仿生伸缩组织的电源输入两端，电源的正负极变化会产生吸引和排斥力。

3.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：在柔性连接壳体内，由易磁化材料构成的铁芯前端对准另一铁芯的后部，铁芯的前后部可相互承插连接，采用圆柱、圆锥、球面，两个铁芯接触面可紧密接触。

4.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：在相邻两仿生伸缩链当中，一仿生伸缩链的伸缩基体模块相对于另一仿生伸缩链的伸缩基体模块交错排列。

5.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：金属导管(1)由易磁化材料构成。

6.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：柔性连接壳体(3)由不易拉伸的柔性材料构成，也可使用金属套筒承插的方式承插连接模仿活塞运动。

7.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：每个弹性伸缩壳体的拉伸长度可根据基本模块的厚薄和间距决定。

8.根据权利要求1所述的仿生伸缩组织链，其特征是：电磁线圈(2)的线芯由低电阻的导线构成。

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