一种拉伸式气动人工肌肉的制作方法

本发明属于驱动元件设计领域，具体涉及一种拉伸式的人工肌肉设计，特别是采用工字型接头连接的方式，在增强结构可靠性的同时，可根据需要同时提供拉力和推力。

背景技术：

近年来，人工智能技术已成为世界科技发展的重要趋势，科学家们前所未有地重视机器人的发展。除了工业应用，机器人已在服务、医疗、灾难救援等领域大放异彩。作为机器人关节驱动的重要部分，人工肌肉的发展在很大程度上制约着机器人的发展。比如2017年11月波士顿动力研制的Atlas人形机器人，身上有着和人一样多的关节。它不但能像人一样跳过一定高度的障碍物，而且还能完成后空翻，正是其出色的关节驱动系统保证了这些动作的完美实现。

同时，机器人技术的不断发展也很大程度上推动了人工肌肉技术的发展。国外已经有公司在这方面取得了较大的成果，比如德国的Festo公司设计出适合在工业上应用的人工肌肉。但是目前市场上生产的人工肌肉都存在着驱动力方向单一、结构复杂的缺点。本专利设计的人工肌肉具有既能提供拉力又能提供推力的能力，同时还可以进行推力和拉力的同时运作来满足特殊工作需求，结构简单、可靠。

技术实现要素：

本发明提供了一种拉伸式气动人工肌肉。本发明中沿圆周均匀分布的每个人工肌肉均可自行提供动力，两个移动盘可上下移动，使人工肌肉同时获得拉力和推力。并且移动盘和滑动轴采用工字型嵌入式接头连接，增强了结构的可靠性。

可以实现上述发明目的的具体技术方案如下：

本发明一种拉伸式气动人工肌肉，包括上固定盘，内层胶管，工字型接头，上滑动轴，气动肌肉，固定杆，编织网，外层胶管，上移动盘，下移动盘，下滑动轴，下固定盘。所述固定杆外表面光滑，两端带有螺纹，一端连接上固定盘，另一端连接下固定盘，四根固定杆和上固定盘、下固定盘组成固定结构。气动肌肉由内层胶管、斜交编织网和外层胶管组成，上端的气动肌肉与上固定盘和上移动盘固定连接，下端的气动肌肉与下移动盘和下固定盘固定连接。气动肌肉充入气体后会膨胀然后带动移动盘轴向运动。本发明中所述内层胶管和外层胶管为整体制作而成，斜交编织网嵌入在内外层胶管之间。

本发明中上、下滑动轴均有“工”字型嵌入式接头可使滑动轴与移动盘紧密连接，其中上滑动轴一端嵌入在上移动盘中，下滑动轴一端嵌入在下移动盘中。工作时在上、下滑动轴底端连接负载。当上固定盘与上移动盘之间的气动肌肉充气膨胀时，带动与其连接的上移动盘向上移动，继而带动与其相嵌连接的上滑动轴向上滑动，获得拉力；同理，当下固定盘和下滑动轴之间的气动肌肉充气膨胀时，带动与其连接的下移动盘向下移动，继而带动与其相嵌连接的下滑动轴向下滑动，获得推力。

本发明一种拉伸式气动人工肌肉，上、下移动盘可通过沿周向均匀分布的气动肌肉的带动下分别沿各自连接的滑动轴上下滑动，分别获得拉力和推力。除了能完成单一的推力或拉力过程，还可以根据需要对某一物体不同位置上同时提供拉力和推力。这种做法不但降低了人工肌肉在运动时的摩擦力，而且弥补了目前市场上人工肌肉作用力方向单一的不足，使得人工肌肉的灵活性显著提高。在移动盘和滑动轴之间采用工字型嵌入式接头进行连接，极大地降低了人工肌肉结构的复杂程度，使得整体结构更加紧凑，稳定性高。

附图说明

图1为拉伸式气动人工肌肉立体图。

图2为拉伸式气动人工肌肉的主视图。

图3为拉伸式人工肌肉的气动肌肉的剖视图。

图4为拉伸式气动人工肌肉的a-a面剖视图。

图5为拉伸式气动人工肌肉的b-b面剖视图。

图6为拉伸式气动人工肌肉的c-c面剖视图。

图7为上、下移动盘和上、下滑动轴之间的工字型嵌入接头结构详图。

图中：1-上固定盘，2-内层胶管，3-工字型接头，4-上滑动轴，5-气动肌肉，6-固定杆，7-编织网，8-外层胶管，9-上移动盘，10-下移动盘，11-下滑动轴，12-下固定盘。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的快速成型方法，因此仅显示与本发明有关的构成。

如图1和图2所示，本发明一种拉伸式气动人工肌肉，包括上固定盘1，，工字型接头3，上滑动轴4，气动肌肉5，固定杆6，上移动盘9，下移动盘10，下滑动轴11，下固定盘12。所述固定杆6外表面光滑，两端带有螺纹，一端连接上固定盘1，另一端连接下固定盘12，四根固定杆6和上固定盘1、下固定盘12组成固定结构。上端的气动肌肉5与上固定盘1和上移动盘9固定连接，下端的气动肌肉5与下移动盘10和下固定盘12固定连接。气动肌肉5充入气体后会膨胀然后带动移动盘轴向运动。

如图3所示，本发明中所述内层胶管2和外层胶管8为整体制作而成，斜交编织网7嵌入在内外层胶管之间，整体构成气动肌肉5。

图4、图5、图6所示的分别为拉伸式气动人工肌肉的三个面上的剖视图。如图7所示，本发明中上、下滑动轴均有“工”字型嵌入式接头3可使滑动轴与移动盘紧密连接，其中上滑动轴4一端嵌入在上移动盘9中，下滑动轴11一端嵌入在下移动盘10中。上、下滑动轴，气动肌肉5和固定杆6的分布如图3所示。当上固定盘1与上移动盘9之间的气动肌肉5充气膨胀时，带动与其连接的上移动盘9向上移动，继而带动与其相嵌连接的上滑动轴4向上滑动，获得拉力；同理，当下固定盘12和下滑动轴11之间的气动肌肉5充气膨胀时，带动与其连接的下移动盘10向下移动，继而带动与其相嵌连接的下滑动轴11向下滑动，获得推力。

本发明中的一种拉伸式气动人工肌肉工作时在上滑动轴4、下滑动轴11底端连接负载，除了能完成单一的推力或拉力过程，还可以根据需要对某一物体不同位置上同时提供拉力和推力。

本发明中滑动轴的数量是可以变化的，滑动轴的位置是可以变化的，但是须确保其受力稳定性来综合确定滑动轴位置。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术范围。