[实用新型]一种内腔铁球磁悬浮式气动人工肌肉

说明书

本实用新型公开了一种内腔铁球磁悬浮式气动人工肌肉。本实用新型包括电磁线圈、空心铁球囊、薄壁橡胶膜和气动肌肉。所述的电磁线圈固定在气动肌肉上下两个接头内部，通过外接电源产生磁场，用于平衡气动肌肉内腔中的空心铁球囊的重力；所述的空心铁球囊的外部由薄壁橡胶膜包裹，薄壁橡胶膜内充入气压高于大气压的高压气体，所述的空心铁球囊有多个，多个空心铁球囊将内腔基本填满。本实用新型实现气动肌肉快速充放气同时又能减少用气量。

技术领域

本实用新型属于气动肌肉技术领域，具体涉及一种内腔铁球磁悬浮式气动人工肌肉。

背景技术

磁悬浮技术( Electromagnetic levitation)是指利用磁力克服重力从而使得物体悬浮的一种技术。给电磁线圈通电，电流的磁效应产生磁场，磁场方向可通过调节电流方向调节。磁场中的浮子受到向下的重力的扰动，而磁场产生的向上的磁力与浮子的重力相同时，浮子就会处于悬浮状态。

仿生技术一直都是近几年来各个国家研究和发展的热门技术，而随着科学家研究的不断深入，气动肌肉的越来越受到人们的青睐跟气动肌肉相关的应用也愈加的广泛。气动肌肉( Pneumatic Muscle, PM )是根据人类肌肉运动原理而设计的一款新型的柔性驱动器，主要由外层编织网、橡胶管和卡箍三部分组成。通入压缩空气后，橡胶管膨胀后和编织网紧紧贴住，将气体的作用力传递到编织网上，使得膨胀转变成轴向收缩力。与传统驱动装置相比，气动肌肉具有柔性高、功重比大、易于小型化、使用方便安全、成本低廉等优点，被大量的应用于各种仿生机械的驱动领域。

现有的技术中，如SHADOW公司生产的气动肌肉，存在充放气缓慢、用气量多的问题，并且在未充气时橡胶管难以撑起气动肌肉，使其形状干瘪。充放气时间的长短也取决于充气气压的大小，气动肌肉实际工作长度的变化而改变，并且由于橡胶管的弹性特性，增加了其膨胀和收缩的时间，从而使充放气的时间变长。

因此，如何实现气动肌肉快速充放气，又能减少用气量成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本实用新型提供了一种内腔铁球磁悬浮式气动人工肌肉，以实现气动肌肉快速充放气同时又能减少用气量。

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案为：

本实用新型包括电磁线圈、空心铁球囊、薄壁橡胶膜和气动肌肉。所述的电磁线圈固定在气动肌肉上下两个接头内部，通过外接电源产生磁场，用于平衡气动肌肉内腔中的空心铁球囊的重力；所述的空心铁球囊的外部由薄壁橡胶膜包裹，薄壁橡胶膜内充入气压高于大气压的高压气体，所述的空心铁球囊有多个，多个空心铁球囊将内腔基本填满。

本实用新型的有益效果：（1）在气动肌肉内腔未充气时，球囊填充了内腔的大部分空间，使得气动肌肉保持基本的圆柱体形状；（2）气动肌肉充气时，由于球囊占据了内腔的大部分空间，从而节省了高压气体的流量，实现节能；（3）气动肌肉内腔充入高压气体时，球囊会被压缩，从而不干涉气动肌肉碰撞缩短，使得气动肌肉的灵活性得以保持；（4）气动肌肉放气伸展时，球囊会膨胀，从而加快放气速度，提高气动肌肉的动作响应，提高了气动肌肉的工作效率；（5）通过磁悬浮减少球囊重力对气动肌肉收缩的影响；并且防止了球囊出现堆积阻碍气动肌肉的正常充放气。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为内腔铁球磁悬浮式气动肌肉的结构示意图；

图2为气动肌肉内腔未通电（左）和通电（右）示意图；

图3为上下气动肌肉接头内部结构图；