[发明专利]一种人工肌肉装置及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种人工肌肉装置，包括线圈骨架，线圈骨架的内侧活动插接有永磁体，线圈骨架的外侧缠绕有第一电磁线圈，第一电磁线圈外侧设置有磁轭，第一永磁体上固定有限位器，限位器与磁轭滑动接触；磁轭表面设置有滑槽，限位器与磁轭的接触面上设置有若干个电磁阻尼器，电磁阻尼器与滑槽选择性接触；电磁阻尼器与第一电磁线圈连接至同一总电源控制器上，每个电磁阻尼器上单独设置有分电源控制器。本发明能够改进现有技术的不足，提高了使用电磁驱动的人工肌肉的运动控制精确度。

技术领域

本发明涉及仿生机器人技术领域，尤其是一种人工肌肉装置及其驱动方法。

背景技术

传统的机器人关节驱动由旋转电机和减速传动机构组成。首先，这种驱动结构复杂，而且需要内置于关节出，不易设计与安装。同时，转动关节驱动的缓冲能力基本没有，因而易损坏。再者，这种关节的自锁功能弱，需要独立的机构或精确的控制，这三点直接造成了传统关节驱动的低适用性和高成本，也成为了很多工业工程的瓶颈之一，像机器人业。

近年来，人工肌肉逐渐成为研究热点之一。目前已经研制或正在研制的人工肌肉主要分为两大类：液压和新材料类。目前世界上比较成功的案例有美国波士顿公司开发的BigDog，采用液压系统；韩国的Byung kyuKim等采用形状记忆合金研制的蚯蚓机器人；中国徐伟等研制了磁性橡胶人工肌肉等。

液压类人工肌肉的性能很可靠，但是机构非常庞杂，主要是由于液泵或气泵的存在。而新材料类的最大缺陷在于完全依赖研制困难，价格非常昂的类肌肉新材料，而这类材料往往具有某些缺陷，可能是尺寸太小或功能缺陷。由于这些因素的存在，目前这类人工肌肉难以在工业上得以应用。

中国发明专利CN105598962B公开了一种电磁驱动的仿真肌肉，利用电磁力作为驱动力，简化了人工肌肉装置的结构。但是，由于电磁力在控制方面不如传统液压系统精确，而且如果想要对电磁力进行调节，需要配合复杂的电流、磁场调节装置，成本反而升高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种人工肌肉装置及其驱动方法，能够解决现有技术的不足，提高了使用电磁驱动的人工肌肉的运动控制精确度。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种人工肌肉装置，包括线圈骨架，线圈骨架的内侧活动插接有永磁体，线圈骨架的外侧缠绕有第一电磁线圈，第一电磁线圈外侧设置有磁轭，第一永磁体上固定有限位器，限位器与磁轭滑动接触；磁轭表面设置有滑槽，限位器与磁轭的接触面上设置有若干个电磁阻尼器，电磁阻尼器与滑槽选择性接触；电磁阻尼器与第一电磁线圈连接至同一总电源控制器上，每个电磁阻尼器上单独设置有分电源控制器。

作为优选，所述电磁阻尼器包括外壳，外壳内设置有第二电磁线圈，第二电磁线圈内侧设置有液压管，液压管中部设置有电磁节流阀，液压管两端通过平衡管连通，液压管的顶部活动设置有活塞，液压管外侧设置有第二永磁体，第二永磁体的顶部固定有阻尼块，阻尼块与滑槽选择性接触，活塞与第二永磁体连接。

作为优选，所述阻尼块包括两个对称铰接在第二永磁体顶部的支撑架，支撑架的内侧设置有弧形金属弹片，弧形金属弹片的两端与支撑架固定连接，弧形金属弹片的表面固定有橡胶阻尼片，两个支撑架之间连接有第一弹簧体。

作为优选，所述橡胶阻尼片表面设置有凸棱,滑槽表面设置有与凸棱相互插接的凹槽。

作为优选，所述弧形金属弹片的边缘设置有插槽，橡胶阻尼片的边缘插接在插槽内，插槽的底面设置有固定螺栓。

作为优选，所述凸棱内设置有金属筋。

一种上述的人工肌肉装置的驱动方法，包括以下步骤：

A、总电源控制器通电，第一电磁线圈产生的磁场驱动第一永磁体产生位移；