[发明专利]压电晶体仿生肌肉装置

说明书

本申请实施例涉及人造肌肉技术领域，公开了一种压电晶体装置、仿生肌肉装置方法及相关产品。其中，该压电晶体装置包括驱动机构、抱闸机构、动子以及密封可伸缩外壳，用于模仿生物肌肉的肌小节的运动方式：收缩、静止和放松三种状态，驱动机构在逆压电效应的作用下推动动子向内运动，产生收缩动力，抱闸机构保持装置的位置，保证装置的安全性和使装置处于静止状态，而在收到解锁信号时，抱闸机构解锁，使装置处于放松状态，密封可伸缩外壳使装置密封成动力器件。由此可见，实施本申请实施例，可以实现对生物肌肉的模仿，从而可以应用于机械臂、机械手和机器人的结构中，使其结构简单，能耗低，成本降低以及模块化。

技术领域

本申请涉及人造肌肉技术领域，尤其涉及一种压电晶体装置，仿生肌肉装置方法及相关产品。

背景技术

随着人工智能和智能制造技术的发展，机械臂、机械手和机器人在工农业、服务业和人们生活中起到越来越重要的作用。

然而，机械臂、机械手和机器人的动作机构通常为电动装置包括减速器、电动机、制动装置等，或气动装置，或液压装置，结构复杂，成本较高，不如人类或动物肌肉与骨骼组成的动作机构灵活。因此，如何模仿肌肉和骨骼结构来提高动作机构的灵活性，并降低复杂度和成本成为一个亟待解决的问题。肌肉是由圆柱状的肌纤维组成的，而肌纤维中包含有许多纵向排列的肌原纤维，它是肌肉收缩的装置。肌原纤维由肌小节组成。在每个肌小节中，由肌球蛋白组成的粗肌丝和由肌动蛋白组成的细肌丝—F-肌动蛋白相互穿插排列，并且依靠粗肌丝头端的横桥使二者紧密接触在一起。肌肉的收缩是粗肌丝和细肌丝发生相对运动的结果。当横桥处于立起并静止状态时，肌肉处于静止状态。当横桥处于倒伏状态时，肌肉处于放松状态。因此，肌小节以及由它们组成的肌肉组织有三种状态：收缩、静止、和放松状态。

发明内容

本申请实施例提供了一种仿生肌肉装置方法和相关产品，可以模仿肌肉的运动和动力方式，为仿生机械臂、机械手和机器人提供最基本的动作装置。

第一方面，本申请实施例公开了一种压电晶体装置，所述压电晶体装置包括驱动机构、抱闸机构以及密封可伸缩外壳，其中，

所述驱动机构，用于在收到动作信号时，产生向定子方向的驱动动作，从而带动整个装置进行收缩；

所述抱闸机构，首先在仿生肌肉装置需要处于静止状态时，锁定装置的位置，使整个装置保持在静止状态；其次，仿生肌肉装置需要处于放松状态时，所述抱闸机构收到解锁信号时，解锁该机构，使装置处于放松状态；

所述密封可伸缩外壳，用于密封封装整个装置，使其不受外部环境的影响如灰尘、湿度等，提高可靠性，同时具有可伸缩性，使整个装置可以在一定范围内进行伸缩运动；

第二方面，本申请实施例公开了一种仿生肌肉实现方法，应用于包括驱动机构、抱闸机构以及密封可伸缩外壳的压电晶体装置，所述方法包括：

驱动机构在接收到驱动信号时，带动整个装置进行收缩运动；

在驱动机构没有收到驱动信号时，抱闸机构自动锁定装置当前位置，使装置处于静止状态；

在抱闸机构收到解锁信号时，抱闸机构解除对动子的锁定，使动子处于自由运动状态，使装置处于放松状态。

第三方面，本申请实施例公开了一种仿生肌肉装置的密封可伸缩外壳装置，应用于封装包括驱动机构和抱闸机构的压电晶体仿生肌肉装置。

所述密封可伸缩外壳装置为波纹管或套管结构，二端与装置的端盖结合在一起，使装置为密封装置，隔绝外部环境对器件内部的影响。