CN207280742U - 一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置，仿骨骼肌驱动器由仿肌纤维驱动单元与柔性基质组成，根据真实肌肉的空间结构设计柔性基质的形状和仿肌纤维驱动单元的结构及空间排列，形成仿肌纤维驱动单元矩阵并封装于柔性基质中，为测试仿骨骼肌驱动器的功能，由气泵、压力调节器、管路为仿骨骼肌驱动器提供驱动气源，仿骨骼肌驱动器施加负载，控制仿肌纤维驱动单元收缩，每次收缩期间用数字摄像机记录仿骨骼肌驱动器的运动，测得仿骨骼肌驱动器厚度、仿肌纤维驱动单元旋转大小与负载之间的关系，从而得到仿骨骼肌驱动器的传动比，用于验证仿骨骼肌驱动器的驱动传动一体化性能以及根据负载变化自动变速的特性。
Description
技术领域
本实用新型属于仿生工程技术领域，涉及到机器人的动力驱动装置，具体涉及一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置。
背景技术
生物力学研究表明，骨骼肌通过肌纤维羽状角(肌纤维与肌肉力作用线的夹角)的变化进行输出力和速度的调节。当承受低负载时，肌肉收缩其厚度增加，肌纤维旋转后羽状角增大，肌肉输出力减少、运动速度增加；当肌肉承受高负载时，其宽度增加，纤维旋转使羽状角减少，运动速度降低、输出力增加。这表明，人体骨骼肌既是驱动单元又是传动单元，同时兼具无级变速功能，是一种驱动、变速与传动一体化的柔性动力系统，这与目前工程中普遍采用复杂机构组合和控制实现自动变速的机械系统相比，具有简单、直接、经济、高效等优点。
目前，现有的复制模拟骨骼肌可变传动行为，量化传动比范围的测试装置采用多个McKibben型气动人工肌肉构成的阵列，当加压时McKibben型气动人工肌肉表现出伴有径向膨胀的轴向收缩的固有特性，这种形状变化跟骨骼肌纤维相似，而这也被认为是骨骼肌中可变传动机构的关键特征。但是，McKibben型气动人工肌肉输出拉力大小会受到摩擦和橡胶的非弹性变形的影响，其中主要的摩擦包括编织套与弹性管之间产生的摩擦、纤维丝之间的互相摩擦，摩擦力和橡胶的非弹性变形使气动人工肌肉在工作过程中出现迟滞和压力死区，这样就导致充气收缩所产生的有效拉力的减少，效率低；另外，肌肉在收缩期间需要保持恒定体积，所以任何肌肉在收缩时需要沿着与其作用线正交的方向扩展，而抵抗这种扩展的组织可能会调解肌肉的形状如何变化，最终决定肌肉运作的传动比，但是此McKibben型气动人工肌肉阵列缺乏恒定体积的控制，忽略了肌肉形状的动态变化的意义。
发明内容
本实用新型提供了一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置，其目的是模仿并功能验证骨骼肌响应可变负荷条件自动变化力和速度的可变传动行为以及探索肌肉结构的形态变化对肌肉本身的可变传动装置的影响。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：
本实用新型提供了一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，包括四个封装在柔性基质内的仿肌纤维驱动单元，每个仿肌纤维驱动单元包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管，弹性内软管由弹性体材料制成，从弹性内软管的一端中心处向弹性内软管的内腔插入一个第一变径接头并用硅胶粘接剂将第一变径接头与弹性内软管的插接处密封，弹性内软管的外壁上套装有一个编织网套，并使用扎带将编织网套的两端网口与弹性内软管两端的接触处扎紧，第一变径接头与一个驱动单元进气管连接，将四个仿肌纤维驱动单元平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模具将四个仿肌纤维驱动单元浇注封装在弹性体材料内部，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质，并使第一变径接头与驱动单元进气管的连接处位于柔性基质内，驱动单元进气管的进气口位于柔性基质外部，使每个仿肌纤维驱动单元与柔性基质靠近驱动单元进气管进气口的那个侧面所成的夹角均为锐角θ。
进一步的技术方案包括：
所述的制成弹性内软管和柔性基质的弹性体材料为硅胶。
所述的弹性内软管的内径为6mm、外径为10mm、长为120mm。
所述的四个仿肌纤维驱动单元，相邻的两个仿肌纤维驱动单元在柔性基质中的间隔距离为5mm，所述的锐角θ为30°，即每个肌纤维驱动单元与柔性基质靠近单元进气管的进气口的侧面的夹角为30°。
所述的编织网套由尼龙材料制成。
本实用新型还提供了一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，包括一个固定在试验台上的气泵，气泵具有一个气泵排气口和一个气泵抽气口，气泵的气泵排气口通过管路与一个压力调节器的压力调节器快接进口连接，压力调节器的压力调节器快接出口通过管路与一个仿骨骼肌驱动器连接，仿骨骼肌驱动器包括四个封装在柔性基质内的仿肌纤维驱动单元，每个仿肌纤维驱动单元包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管，弹性内软管由弹性体材料制成，从弹性内软管的一端中心处向弹性内软管的内腔插入一个第一变径接头并用硅胶粘接剂将第一变径接头与弹性内软管的插接处密封，弹性内软管的外壁上套装有一个编织网套，并使用扎带将编织网套的两端网口与弹性内软管两端的接触处扎紧，第一变径接头与一个驱动单元进气管连接，将四个仿肌纤维驱动单元平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模具将四个仿肌纤维驱动单元浇注封装在弹性体材料内部，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质，并使第一变径接头与驱动单元进气管的连接处位于柔性基质内，驱动单元进气管的进气口位于柔性基质外部，使每个仿肌纤维驱动单元与柔性基质靠近驱动单元进气管进气口的那个侧面所成的夹角均为锐角θ，一个铝合金架包括一个水平的水平底座和一个竖直设置在底座中部的竖直支架，每个仿肌纤维驱动单元的驱动单元进气管的进气口均穿过竖直支架并通过管路与压力调节器快接出口连接，柔性基质靠近驱动单元进气管的进气口的侧面竖直地固定在铝合金架的竖直支架上，则每个肌纤维驱动单元与竖直方向的夹角也为锐角θ，柔性基质靠近铝合金架水平底座的两个顶点处固定有一根细钢棒，细钢棒在平行于水平面的方向上穿过柔性基质，一根向下弯曲的凯夫拉线的两端固定在细钢棒的两端，凯夫拉线上可以挂载不同质量的砝码以将不同的质量加载到细钢棒上，本装置还包括一个镜头方向垂直于柔性基质的底面并距离柔性基质的底面50cm的数字摄像机。
进一步的技术方案包括：
气泵的气泵排气口与一个气泵排气管的一端管口连接，气泵排气管的另一端管口通过一个第二变径接头与一个压力调节器进气管的一端管口连接，压力调节器进气管的另一端管口与压力调节器的压力调节器快接进口连接。
压力调节器的压力调节器快接出口与一个压力调节器排气管的一端管口连接，一个五通接头包括一个五通接头总进气口和四个五通接头出气口，五通接头总进气口连接有一个五通接头总进气管，压力调节器排气管的另一端管口通过一个第三变径接头与五通接头总进气管连接，四个五通接头出气口分别与四个仿肌纤维驱动单元的驱动单元进气管的进气口连接。
所述的气泵排气管、压力调节器进气管、压力调节器排气管、五通接头总进气管和驱动单元进气管均为硅胶软管。
柔性基质中有四个圆形亚力克板，每个圆形亚力克板均位于每个仿肌纤维驱动单元的第一变径接头与驱动单元进气管的连接处的下方，每个圆形亚力克板上均有螺纹孔，固定螺钉穿过铝合金架的竖直支架和柔性基质之后与圆形亚历克板的螺纹孔螺纹配合，从而将柔性基质靠近单元进气管的进气口的侧面固定在铝合金架的竖直支架上。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
本实用新型的仿骨骼肌驱动器是通过多步骤共模塑形工艺，以仿肌纤维驱动单元模拟肌纤维，柔性基质模拟骨骼肌，根据骨骼肌的形状决定柔性基质的空间结构与仿肌纤维驱动单元的结构和数目，按照骨骼肌肌纤维羽状角将多个仿肌纤维驱动单元与仿骨骼肌驱动器作用线方向排布，并且保证相同的间隔，平行排列并封装在柔性基质中，从而形成仿骨骼肌的结构形态。这样的制作工艺使得编织网套与弹性内软管之间以及纤维丝之间无相对滑动，没有摩擦力的影响，并且保证了仿骨骼肌驱动器在收缩期间保持恒定体积，考虑了仿骨骼肌驱动器形状的动态变化的意义。
本实用新型的仿肌纤维驱动单元在充气时会表现出轴向收缩并伴有径向膨胀的固有特性；将仿骨骼肌驱动器进气端竖直贴合铝合金支架固定，仿骨骼肌驱动器内部的多个仿肌纤维驱动单元在充气时会缩短并旋转，变得更倾斜，导致沿着仿骨骼肌驱动器作用线引导的力的分数在整个收缩期间降低，但是会使仿骨骼肌驱动器的输出速度增加，即仿骨骼肌驱动器在以更高的传动比起作用，当施加在仿骨骼肌驱动器上的负载增大时，抗仿肌纤维驱动单元旋转力增加，旋转量减小，仿骨骼肌驱动器传动比降低，通过施加不同负载范围，并在收缩范围内量化仿骨骼肌驱动器的传动比，发现与骨骼肌相似，仿骨骼肌驱动器传动比随负载的增加而显著降低，并且这个变化过程是随着负载自动变化的，不是来自任何控制机构，是来自于仿骨骼肌驱动器的空间拓扑结构和柔性基质材料的力学特性，实现高效率的动力驱动与力的传递。
从实验测试结果可以看出，与仿骨骼肌驱动器传动比相似，仿骨骼肌驱动器厚度以及仿肌纤维驱动单元相对于作用线的夹角也会随着负载增加而减小，这说明了仿骨骼肌驱动器结构的形态变化最终决定仿骨骼肌驱动器运作的传动比，刚好证实了对肌肉结构的分析预测，肌肉传动比可以根据与肌肉作用线正交方向的肌肉形态变化的相对大小而变化。
本实用新型装置结构简单，制造成本低，测试方法操作方便，通过气泵和压力调节器控制仿肌纤维驱动单元的收缩，将各种负载施加到仿骨骼肌驱动器上，所有仿肌纤维驱动单元的近端和远端以及负载的附着点被标记以便于可视化，在每次收缩期间，使用数字摄像机以每秒30帧的速度记录仿骨骼肌驱动器的运动，每次负荷记录五次收缩。将视频上传到计算机，并且使用Matlab软件，在每个收缩期间，在每个帧中数字化几个标记的位置，用于计算瞬时距离，通过数据处理可以得到仿骨骼肌驱动器传动比、仿骨骼肌驱动器厚度、仿肌纤维驱动单元旋转大小与负载之间的关系图，有利于对仿骨骼肌驱动器可变传动特性进行深入分析。
附图说明
图1是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器的轴测图；
图2是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器中的仿肌纤维驱动单元的结构示意图；
图3是本实用新型所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置的轴测图；
图4是本实用新型所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置的主视图；
图5是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置中的气泵排气管经过第二变径接头与压力调节器进气管连接的局部放大示意图；
图6是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置中的五通接头总进气管经过第三变径接头与压力调节器排气管连接的局部放大示意图；
图7是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置中通过细钢棒和凯夫拉线将砝码加载到柔性基质上的局部放大示意图；
图8是本实用新型所述一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置中使用固定螺钉和圆形亚克力板将柔性基质固定在铝合金架中的竖直支架上的局部放大示意图；
图9是本实用新型所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置中制作柔性基质所使用的铝合金模具的结构示意图；
图10是使用本实用新型所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置进行测试时每次收缩试验期间测量计算的变量示意图；
图中：1.仿肌纤维驱动单元，2.柔性基质，3.气泵，4.压力调节器，5.五通接头，6.弹性内软管，7.编织网套，8.第一变径接头，9.驱动单元进气管，10.气泵排气管，11.压力调节器进气管，12.压力调节器排气管，13.五通接头总进气管，14.第二变径接头，15.第三变径接头，16.铝合金架，17.固定螺钉，18.圆形亚克力板，19.细钢棒，20.凯夫拉线，21.砝码，22.气泵排气口，23.气泵抽气口，24.压力调节器快接进口，25.压力调节器快接出口。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
如图1、图2、图9所示，一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，包括四个封装在柔性基质2内的仿肌纤维驱动单元1，每个仿肌纤维驱动单元1包括一个内径为6mm、外径为10mm、长为120mm的中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管6，弹性内软管6由弹性体材料硅胶所制成，从弹性内软管6的一端中心处向弹性内软管6的内腔插入一个第一变径接头8并用硅胶粘接剂将第一变径接头8与弹性内软管6的插接处密封，弹性内软管6的外壁上套装有一个尼龙编织网套7，并使用扎带将编织网套7的两端网口与弹性内软管6两端的接触处扎紧，第一变径接头8与一个驱动单元进气管9连接，将多个仿肌纤维驱动单元1平行且间隔距离5mm排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里本实施例中为四个，通过铝合金模具将多个仿肌纤维驱动单元1浇注封装在弹性体材料硅胶内部本实施例中为四个，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质2，并使第一变径接头8与驱动单元进气管9的连接处位于柔性基质2内，驱动单元进气管9的进气口位于柔性基质2外部，使每个仿肌纤维驱动单元1与柔性基质2靠近驱动单元进气管9进气口的那个侧面所成的夹角均为30°。
如图3、图4、图7所示，一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，包括一个固定在试验台上的气泵3，气泵3具有一个气泵排气口22和一个气泵抽气口23，气泵3的气泵排气口22通过管路与一个压力调节器4的压力调节器快接进口24连接，压力调节器4的压力调节器快接出口25通过管路与一个仿骨骼肌驱动器连接，一个铝合金架16包括一个水平的水平底座和一个竖直设置在底座中部的竖直支架，每个仿肌纤维驱动单元1的驱动单元进气管9的进气口均穿过竖直支架并通过管路与压力调节器快接出口25连接，柔性基质2靠近驱动单元进气管9的进气口的侧面竖直地固定在铝合金架16的竖直支架上，则每个仿肌纤维驱动单元1与竖直方向的夹角也为30°，柔性基质2靠近铝合金架16水平底座的两个顶点处固定有一根直径2mm细钢棒19，细钢棒19在平行于水平面的方向上穿过柔性基质2，一根向下弯曲的凯夫拉线20的两端固定在细钢棒19的两端，再通过使用凯夫拉线20将不同质量的砝码21加载到细钢棒19上，本装置还包括一个镜头方向垂直于柔性基质2的底面并距离柔性基质2的底面50cm的数字摄像机。
如图3、图4、图5、图6所示，气泵3的气泵排气口22与一个气泵排气管10的一端管口连接，气泵排气管10的另一端管口通过一个第二变径接头14与一个压力调节器进气管11的一端管口连接，压力调节器进气管11的另一端管口与压力调节器4的压力调节器快接进口24连接。压力调节器4的压力调节器快接出口25与一个压力调节器排气管12的一端管口连接，一个五通接头5包括一个五通接头总进气口和四个五通接头出气口，五通接头总进气口连接有一个五通接头总进气管13，压力调节器排气管12的另一端管口通过一个第三变径接头15与五通接头总进气管13连接，四个五通接头出气口分别与四个仿肌纤维驱动单元1的驱动单元进气管9的进气口连接。
如图3、图4、图8所示，柔性基质2中有多个圆形亚力克板18本实施例中为四个，每个圆形亚力克板18均位于每个仿肌纤维驱动单元1的第一变径接头8与驱动单元进气管9的连接处的下方，每个圆形亚力克板18上均有螺纹孔，固定螺钉17穿过铝合金架16的竖直支架和柔性基质2之后与圆形亚历克板18的螺纹孔螺纹配合，从而将柔性基质2靠近单元进气管9的进气口的侧面固定在铝合金架16的竖直支架上。
本实用新型所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置的工作原理和工作过程如下：
测试时，首先由气泵3经气泵抽气口23从空气中吸入空气，再由气泵排气口22排出，压缩空气通过气泵排气管10、第二变径接头14、压力调节器进气管11、压力调节器4、压力调节器排气管12、第三变径接头15、五通接头总进气管13、五通接头5，再经由四个驱动单元进气管9通入仿肌纤维驱动单元1内,4个仿肌纤维驱动单元1会表现出轴向收缩并伴有径向膨胀的固有特性，并发生旋转，从而仿骨骼肌驱动器收缩并抬起砝码21。为了准备记录和数字化，所有仿肌纤维驱动单元1的近端和远端以及细钢棒19在仿骨骼肌驱动器上的附着点被标记以便于可视化。在每次收缩期间，使用数字摄像机以每秒30帧的速度记录仿骨骼肌驱动器的运动，打开气泵3，调节压力调节器4，使得四个仿肌纤维驱动单元1同时充入50psi的压缩空气，从而仿骨骼肌驱动器开始收缩并抬起砝码21，直到所有的仿纤维驱动单元1最大程度地缩短，此时关闭气泵3，空气从所有的仿肌纤维驱动单元1里释放。仿骨骼肌驱动器作用在11种不同的负载范围，从0到5kg，每次增量为0.5kg，每次负荷记录五次收缩。将视频上传到计算机，并且使用Matlab软件，在每个收缩期间，在每个帧中数字化几个标记的位置，数字化点的X-Y位置用于计算瞬时距离，数字化的点包括：(1)每个仿肌纤维驱动单元1的近端，(2)每个仿肌纤维驱动单元2的远端，(3)细钢棒19的附着点。每次实验计算的四个变量有仿骨骼肌驱动器缩短距离、仿骨骼肌驱动器厚度、仿肌纤维驱动单元1缩短距离和旋转大小，从负载从地面上升的时间开始，分析所有变量在1s内的变化情况。与骨骼肌力和速度反耦合不同，载荷对仿肌纤维驱动单元1的缩短速度没有影响，意味着当前所有仿肌纤维驱动单元1收缩都可以看做是以固定的速度缩短，因此在1s的恒定收缩时间内，在相同负载条件下仿肌纤维驱动单元1的缩短量是相同的。在4个仿肌纤维驱动单元1之间几乎没有差异，因此在正式分析时仅使用中间的两个仿肌纤维驱动单元1，即仿肌纤维驱动单元1的缩短距离为中间的两个驱动单元长度变化的平均值。如图10所示，测量计算仿骨骼肌驱动器底部点垂直(Y)位移即为仿骨骼肌驱动器缩短距离，测量计算仿骨骼肌驱动器底部点水平(X)位移即为仿骨骼肌驱动器厚度变化，中间两个驱动单元相对于竖直方向夹角θ变化的平均值即为仿肌纤维驱动单元旋转大小。每次收缩的仿骨骼肌驱动器传动比即为仿骨骼肌驱动器收缩的垂直速度与仿肌纤维驱动单元1的缩短速度的比值，通过数据处理可以得到仿骨骼肌驱动器传动比、仿骨骼肌驱动器厚度、仿肌纤维驱动单元旋转大小与负载之间的关系图，从而对仿骨骼肌驱动器可变传动特性进行深入分析，发现与骨骼肌相似，仿骨骼肌驱动器传动比随负载的增加而显著降低，并且这个变化过程是随着负载自动变化的，不是来自任何控制机构，而且与仿骨骼肌驱动器传动比相似，仿骨骼肌驱动器厚度以及仿肌纤维驱动单元相对于作用线的夹角也会随着负载增加而减小，这说明了仿骨骼肌驱动器结构的形态变化最终决定仿骨骼肌驱动器运作的传动比，刚好证实了对肌肉结构的分析预测，肌肉传动比可以根据与肌肉作用线正交方向的肌肉形态变化的相对大小而变化。
Claims (10)
1.一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，包括四个封装在柔性基质(2)内的仿肌纤维驱动单元(1)，每个仿肌纤维驱动单元(1)包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管(6)，弹性内软管(6)由弹性体材料制成，从弹性内软管(6)的一端中心处向弹性内软管(6)的内腔插入一个第一变径接头(8)并用硅胶粘接剂将第一变径接头(8)与弹性内软管(6)的插接处密封，弹性内软管(6)的外壁上套装有一个编织网套(7)，并使用扎带将编织网套(7)的两端网口与弹性内软管(6)两端的接触处扎紧，第一变径接头(8)与一个驱动单元进气管(9)连接，将四个仿肌纤维驱动单元(1)平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模具将四个仿肌纤维驱动单元(1)浇注封装在弹性体材料内部，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质(2)，并使第一变径接头(8)与驱动单元进气管(9)的连接处位于柔性基质(2)内，驱动单元进气管(9)的进气口位于柔性基质(2)外部，使每个仿肌纤维驱动单元(1)与柔性基质(2)靠近驱动单元进气管(9)进气口的那个侧面所成的夹角均为锐角θ。
2.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的制成弹性内软管(6)和柔性基质(2)的弹性体材料为硅胶。
3.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的弹性内软管(6)的内径为6mm、外径为10mm、长为120mm。
4.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的四个仿肌纤维驱动单元(1)，相邻的两个仿肌纤维驱动单元(1)在柔性基质中的间隔距离为5mm，所述的锐角θ为30°，即每个肌纤维驱动单元(1)与柔性基质(2)靠近单元进气管(9)的进气口的侧面的夹角为30°。
5.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的编织网套(7)由尼龙材料制成。
6.一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，包括一个固定在试验台上的气泵(3)，气泵(3)具有一个气泵排气口(22)和一个气泵抽气口(23)，气泵(3)的气泵排气口(22)通过管路与一个压力调节器(4)的压力调节器快接进口(24)连接，压力调节器(4)的压力调节器快接出口(25)通过管路与一个仿骨骼肌驱动器连接，仿骨骼肌驱动器包括四个封装在柔性基质(2)内的仿肌纤维驱动单元(1)，每个仿肌纤维驱动单元(1)包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管(6)，弹性内软管(6)由弹性体材料制成，从弹性内软管(6)的一端中心处向弹性内软管(6)的内腔插入一个第一变径接头(8)并用硅胶粘接剂将第一变径接头(8)与弹性内软管(6)的插接处密封，弹性内软管(6)的外壁上套装有一个编织网套(7)，并使用扎带将编织网套(7)的两端网口与弹性内软管(6)两端的接触处扎紧，第一变径接头(8)与一个驱动单元进气管(9)连接，将四个仿肌纤维驱动单元(1)平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模具将四个仿肌纤维驱动单元(1)浇注封装在弹性体材料内部，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质(2)，并使第一变径接头(8)与驱动单元进气管(9)的连接处位于柔性基质(2)内，驱动单元进气管(9)的进气口位于柔性基质(2)外部，使每个仿肌纤维驱动单元(1)与柔性基质(2)靠近驱动单元进气管(9)进气口的那个侧面所成的夹角均为锐角θ，一个铝合金架(16)包括一个水平的水平底座和一个竖直设置在底座中部的竖直支架，每个仿肌纤维驱动单元(1)的驱动单元进气管(9)的进气口均穿过竖直支架并通过管路与压力调节器快接出口(25)连接，柔性基质(2)靠近驱动单元进气管(9)的进气口的侧面竖直地固定在铝合金架(16)的竖直支架上，则每个肌纤维驱动单元(1)与竖直方向的夹角也为锐角θ，柔性基质(2)靠近铝合金架(16)水平底座的两个顶点处固定有一根细钢棒(19)，细钢棒(19)在平行于水平面的方向上穿过柔性基质(2)，一根向下弯曲的凯夫拉线(20)的两端固定在细钢棒(19)的两端，凯夫拉线(20)上可以挂载不同质量的砝码(21)以将不同的质量加载到细钢棒(19)上，本装置还包括一个镜头方向垂直于柔性基质(2)的底面并距离柔性基质(2)的底面50cm的数字摄像机。
7.根据权利要求6所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，气泵(3)的气泵排气口(22)与一个气泵排气管(10)的一端管口连接，气泵排气管(10)的另一端管口通过一个第二变径接头(14)与一个压力调节器进气管(11)的一端管口连接，压力调节器进气管(11)的另一端管口与压力调节器(4)的压力调节器快接进口(24)连接。
8.根据权利要求7所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，压力调节器(4)的压力调节器快接出口(25)与一个压力调节器排气管(12)的一端管口连接，一个五通接头(5)包括一个五通接头总进气口和四个五通接头出气口，五通接头总进气口连接有一个五通接头总进气管(13)，压力调节器排气管(12)的另一端管口通过一个第三变径接头(15)与五通接头总进气管(13)连接，四个五通接头出气口分别与四个仿肌纤维驱动单元(1)的驱动单元进气管(9)的进气口连接。
9.根据权利要求8所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，所述的气泵排气管(10)、压力调节器进气管(11)、压力调节器排气管(12)、五通接头总进气管(13)和驱动单元进气管(9)均为硅胶软管。
10.根据权利要求6所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器的性能测试装置，其特征在于，柔性基质(2)中有四个圆形亚力克板(18)，每个圆形亚力克板(18)均位于每个仿肌纤维驱动单元(1)的第一变径接头(8)与驱动单元进气管(9)的连接处的下方，每个圆形亚力克板(18)上均有螺纹孔，固定螺钉(17)穿过铝合金架(16)的竖直支架和柔性基质(2)之后与圆形亚历克板(18)的螺纹孔螺纹配合，从而将柔性基质(2)靠近单元进气管(9)的进气口的侧面固定在铝合金架(16)的竖直支架上。
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2017
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