[发明专利]一种带有弯曲适应结构的电磁肌肉

说明书

技术领域

本发明是涉及一种借助电磁驱动的电磁肌肉，具体地说是涉及一种带有弯曲适应结构的电磁驱动的仿生肌肉结构。

背景技术

当前仿生机器人的设计制作正在各国大力开展，其中不可避免的一个关键问题就是机器人关节的驱动方式的选择。传统的驱动方式有如下几种方式：直流电机驱动、气动肌肉驱动、液压驱动等，这些技术发展的各有千秋，各自有各自的优势。但是不可避免的直流电机无法直接按照生物肌肉分布布置，气动、液压也只能沿直线方向驱动，无法完全模仿人类肌肉复杂的构造。人类的肌肉有一个很大的特征在于它的柔软、可弯曲，适应性好，所以才能紧贴着各式各样的骨骼分布，但是具有这样特征的仿生肌肉还不存在。

发明内容

本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供了一种带有弯曲适应结构的电磁驱动的仿生肌肉结构。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明的一种带弯曲适应结构的电磁肌肉，由软铁组件1、线圈2、球铰3、滑杆4、电流输入端5、电流输出端6、表皮7组成。其中软铁组件1形状构成特殊，若需与下一个软铁组件1连接，则尾部内凹，而下一个软铁组件1头部突出，且内凹角度α大于下一个软铁组件头部突起角度β，同时尾部内挖一深洞，以容纳滑杆4插入，深洞口较小，可以卡住滑杆4末端膨大的部分；若不再接下一个软铁组件1，则无需内凹，也不需挖深洞。滑杆4通过球铰3连接在下一个软铁组件1的突起处，便于灵活转动，以便收缩时可以偏离轴线。线圈2密绕在软铁组件1的周围，从而形成电磁铁单元。每个电磁铁单元的线圈2应预留出一小段自由线作为连接下一电磁铁单元传导电流的的接口，这样可以便于以后拼接使用。电流输入端5与电流输出端6是整个电磁肌肉束的宏观电流接口，内部连接首尾的电磁铁单元留出的电流接口。表皮7包裹着整个电磁肌肉起到保护和约束其垂直于轴线的偏移的作用。工作时，由于电磁铁通电互相吸引导致整体收缩，但是由于内凹角度α与突起角度β不同，下一个软铁组件1可以不沿轴线方向吸在前一个软铁组件1尾部，而是可以偏离轴线一点，于是可以适应弯曲状况下的拉力收缩，多个单元累加起来，则可以实现较大弯曲。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

通过选择小电阻率的线圈和效果好的软铁材料，可以实现借助控制电流大小控制肌肉出力大小以驱动机械的目的。电磁肌肉驱动速度快，且出力大小易于调整，日后若超导材料问世，则更加可以提高电力驱动利用效率，搭配一定的结构可以使之实现对人体驱动结构的高度仿真。同时独特的弯曲适应结构使得电磁肌肉束拜托了传统驱动方式只能轴向直线提供拉力的约束。

附图说明

图1是本发明一种电磁肌肉的整体结构示意图

图2是本发明一种电磁肌肉的两个电磁单元的局部放大图

图3是本发明一种电磁肌肉工作时两个电磁单元互相吸引并弯曲的示意图

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

图1、图2所示的一种电磁肌肉，由软铁组件1、线圈2、球铰3、滑杆4、电流输入端5、电流输出端6、表皮7组成。每个软铁组件1、线圈2、球铰3、滑杆4组成一个电磁铁单元。其中软铁组件1形状构成特殊，若需与下一个软铁组件1连接，则尾部内凹，而下一个软铁组件1头部突出，且内凹角度α大于下一个软铁组件头部突起角度β,具体角度可以以试验确定，同时尾部内挖一深洞，以容纳滑杆4插入，深洞口较小，可以卡住滑杆4末端膨大的部分；若不再接下一个软铁组件1，则无需内凹，也不需挖深洞。滑杆4通过球铰3连接在下一个软铁组件1的突起处，便于灵活转动。如果使用绳子等软性连接也可以起到与球铰3相同的效果，这里不做重复描述。

线圈2密绕在软铁组件1的周围，从而形成电磁铁单元。每个电磁铁单元的线圈2绕向应当保持一致，以避免通电后磁性相反。每个电磁铁单元的线圈2应预留出一小段自由线作为连接下一电磁铁单元传导电流的的接口，这样可以便于以后拼接使用。电流输入端5与电流输出端6是整个电磁肌肉束的宏观电流接口，内部连接首尾的电磁铁单元留出的电流接口。表皮7包裹着整个电磁肌肉起到保护和约束其垂直于轴线的偏移的作用。