[发明专利]一种扭转收缩人工肌肉

说明书

本发明涉及软体驱动器，特别涉及一种扭转收缩人工肌肉。包括外封装层、纤维绕组及弹性体；弹性体为中空结构，通过中空腔体内部充入驱动介质实现径向膨胀和轴向收缩；纤维绕组设置于弹性体的外表面上，纤维绕组为螺旋结构，通过螺旋扭力驱动弹性体扭动；外封装层套设于弹性体的外侧，用于限制弹性体轴向伸出，并且可随弹性体进行轴向收缩及径向膨胀。本发明结构简单，制备成本低，不仅适用于液压驱动，而且适用于气压驱动，能提供扭转运动及收缩运动，可以运用到不同的领域中，如管道机器人、康复装置等方面。

技术领域

本发明涉及软体驱动器，特别涉及一种扭转收缩人工肌肉。

背景技术

近年来，人工肌肉应用领域越来越广泛，包括医疗器械、救援装置及辅助装置等方面，这是由于人工肌肉的优点：结构简单、与液压缸、气缸和滚珠丝杠相比：力重比高、柔软度高、重量轻，机械零件少及成本低等。

参考自然界中的软体动物，其中部分的蠕虫具有纤维结构，这些纤维结构促使蠕虫的身体进行扭转伸长及收缩的运动。依照现有的纤维增强型的人工肌肉变形形式有：收缩、伸长、弯曲及扭转伸长等。然而，扭转运动作为自然界中常见的一种运动形式，目前出现的人工肌肉设计中还没有出现扭转收缩这一运动形式，扭转伸长与扭转收缩两者的运动可以相互弥补，两者绑定在一起时，可以实现类似于蠕虫爬行的运动。因此，急需一种收缩力比伸长产生的推力更大、更实用的扭转收缩人工肌肉。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种扭转收缩人工肌肉，该扭转收缩人工肌肉能够提供扭转运动及收缩运动，可以运用到不同的领域中。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种扭转收缩人工肌肉，包括：外封装层、纤维绕组及弹性体；

所述弹性体为中空结构，通过中空腔体内部充入驱动介质实现径向膨胀和轴向收缩；

所述纤维绕组设置于所述弹性体的外表面上，所述纤维绕组为螺旋结构；当所述弹性体内充入驱动介质时，所述纤维绕组引导所述弹性体扭动；

所述外封装层套设于所述纤维绕组与弹性体的外侧，用于限制所述弹性体轴向伸出，并且引导所述弹性体进行轴向收缩及径向膨胀。

所述纤维绕组与所述弹性体固定连接为一体式结构。

所述纤维绕组由多根纤维绳螺旋缠绕在所述弹性体上而形成，并且通过粘接方式与弹性体连接。

所述多根纤维绳等间距并行缠绕。

所述外封装层为编织套管。

所述弹性体的一端设有堵头，另一端设有接头，所述接头用于与外部驱动介质连接。

所述接头和堵头分别插接于所述弹性体的两端，并且通过卡箍与所述弹性体固定连接。

所述弹性体为乳胶管。

本发明的优点及有益效果是：

本发明应用前景广泛：本发明的扭转收缩人工肌肉是一种新型的软体驱动器，能提供扭转运动及收缩运动，可以运用到不同的领域中，如管道机器人、康复装置等方面。

本发明的结构简单，制备成本低，大部分零件都采用商用材料。

本发明的扭转收缩人工肌肉的制备工艺简单，内部的弹性体采用医用乳胶管，外部的编织套管也是商用的，只需要准确缠绕纤维绕组即可实现扭转收缩人工肌肉的制备。

本发明的扭转收缩人工肌肉在液压驱动下的扭转角度大，可以达到180°，收缩位移可以达到50mm(收缩率25％)。

本发明的扭转收缩人工肌肉不仅适用于液压驱动，而且适用于气压驱动，可以根据不同工况选择相应的驱动类型。

附图说明