[发明专利]一种基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉

说明书

本发明公开一种基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉，包括：矩形扁平状的多腔室气囊以及与所述多腔室气囊配合的收缩率放大机构，所述收缩率放大机构包括由两个横板与一个纵板连接成的工字形的框架以及安装在两个横板间的两个金属柱，两个所述金属柱对称布置在所述纵板的两侧且所述纵板之间分别形成第一缝隙与第二隙缝；所述多腔室气囊依次穿过第一个缝隙、纵板顶端、第二个缝隙与所述框架连接，且气囊腔室均匀分布在所述纵板一侧；所述框架与多腔室气囊之间设置有反馈人工肌肉位移的位移传感器。本发明气动肌肉具有高收缩率，高集成性，自传感，易于拓展的特点。

技术领域

本发明涉及人工肌肉技术领域，特别是涉及一种基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉。

背景技术

气动人工肌肉是一种由外部气压源供能向外输出推拉作用力的执行器。在仿生机器人，医疗机器人，外骨骼，工业等场景应用广泛，具有高顺应性、高功率质量比、高人机兼容性等特点。

然而现有正压驱动的人工肌肉收缩率一般在百分之三十左右，且作用时厚度或径向产生剧烈变化，使其在高紧凑性的应用中无法使用，且若要提高收缩率，以Mckibben肌肉为例，则需要极大提高其径向的膨胀倍数。收缩率越高，径向变化越大，造成其在可穿戴设备应用中会导致对皮肤造成额外挤压，穿戴舒适性降低。另外，现有人工肌肉控制一般依靠外置传感器，一般为测力计，位移传感器等，这造成了设备臃肿，且给设备中带来了不必要的刚性原件。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，而提供一种基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉，能获得更高收缩率，且在作用时厚度不会发生变化避免额外挤压，可以兼具更高的收缩率且不会对皮肤造成挤压；且具有自传感性，使设备体积更紧凑。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉，包括：

矩形扁平状的多腔室气囊以及与所述多腔室气囊配合的收缩率放大机构，所述收缩率放大机构包括由两个横板与一个纵板连接成的工字形的框架以及安装在两个横板间的两个金属柱，两个所述金属柱对称布置在所述纵板的两侧且所述纵板之间分别形成第一缝隙与第二隙缝；所述多腔室气囊依次穿过第一个缝隙、纵板顶端、第二个缝隙与所述框架连接，且气囊腔室均匀分布在所述纵板一侧；所述框架与多腔室气囊之间设置有反馈人工肌肉位移的位移传感器。

其中，所述多腔室气囊包括结合部以及非结合部，所述非结合部形成相通的气囊与气道，相邻两个气囊之间有一个结合部。

其中，所述位移传感器包括所述框架与多腔室气囊的接触面上分别设置的电极片，其中一个电极片上涂上绝缘层，形成电容传感器，所述电容传感器与电容转电压模块通过导线连接，形成所述位移传感器。

其中，所述横板上开孔，以安装所述金属柱。

其中，所述横板为三角板，以所述纵板轴对称布置。

本发明提高了正压人工肌肉收缩率，解决了正压气动肌肉应用于可穿戴辅助设备时由于厚度膨胀对人体造成的额外挤压的问题，解决了现有人工肌肉无合适的内置位移传感器的问题；相比于传统气动肌肉具有高收缩率，高集成性，自传感，易于拓展的特点。

附图说明

图1a-1b分别为基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉的的多腔室的气囊充气前以及充气后膨胀示意图；

图1c-1d分别为基于收缩率放大机构的自传感袋式气动人工肌肉的充气前以及充气后膨胀示意图；

图2a-2b为本发明的收缩率放大机构的三维图以及俯视图；

图3a为多腔室气囊的制作方法示意图；

图3b为气囊安装入框架的方法示意图；