[发明专利]直线伸缩式人工肌肉关节

说明书

技术领域

本发明主要涉及人工肌肉关节领域，特指一种直线伸缩式人工肌肉关节。

背景技术

目前水下航行器的驱动环节主要以电机为主，而此驱动环节遇到的难点问题之一就是电机的密封防水技术。根据仿生学观测，水下生物的复杂运动都有赖于肌肉的收缩，产生相应的动力。基于此原理，直线收缩式水下人工肌肉关节不仅能够仿制生物肌肉的工作原理，而且能够解决水下密封等问题，有助于推动水下航行器朝着功能上仿生的方向发展。

现有技术中，对于人工肌肉驱动的关节来说，采用肌肉膨胀型驱动弯曲的关节，弹性部件自由度较多，难以控制。而单纯利用橡胶管制作的人工肌肉弹性变形计算复杂，难以建模和控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单、成本低廉、易于建模和控制的直线伸缩式人工肌肉关节。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种直线伸缩式人工肌肉关节，包括伸缩组件，所述伸缩组件具有可通过充液产生单向直线膨胀的弹性液压腔，所述伸缩组件上设有用来与弹性液压腔和液压控制单元相连的接头，所述伸缩组件通过弹性液压腔充液后的直线膨胀实现直线拉伸、并通过弹性液压腔排液后的自身弹性回复力实现直线收缩，所述伸缩组件沿伸缩方向的一端连接有第一关节连接件，另一端连接有第二关节连接件。

作为本发明的进一步改进：

所述伸缩组件包括第一基座组、第二基座组以及可轴向伸缩的外胶管和内胶管，所述外胶管和内胶管均连接于第一基座组与第二基座组之间，所述内胶管位于外胶管之内，且内胶管与外胶管之间留有间隙，所述内胶管、外胶管、第一基座组和第二基座组之间形成所述弹性液压腔。

所述第一关节连接件为内连杆，所述第二关节连接件为外连杆，所述内连杆的一端与第二基座组固定连接，另一端从第一基座组中部开设的中心孔穿出；所述外连杆的一端与第一基座组固定连接，另一端从第二基座组上开设的槽穿出；所述外连杆内部中空，所述内连杆套设于外连杆内并可相对外连杆滑动，所述外连杆套设于内胶管内以限制内胶管的径向膨胀变形。

所述外连杆从第二基座组穿过的一端侧壁沿轴向开设有供内连杆与第二基座组连接的避让槽。

所述伸缩组件还包括连接于第一基座组或第二基座组上的外罩管，所述外罩管罩设于外胶管之外以限制外胶管的径向膨胀变形。

所述第一基座组和第二基座组均包括内基座和固定套接于内基座外的外基座，所述内胶管通过套接于内基座上的内卡环固定于内基座上，所述外胶管通过套接于外基座上的外卡环固定于外基座上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的直线伸缩式人工肌肉关节，结构简单、成本低廉，通过弹性液压腔的充液单向直线膨胀和排液收缩实现伸缩组件的单向直线伸缩，从而驱动关节动作，不会产生弯曲变形，自由度少，便于控制；而且弹性液压腔的体积变形容易设计和计算，关节的伸缩控制方法更为简单。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的主视剖视结构示意图。

图3为图2中去掉内连杆和外连杆的结构示意图。

图4为图3中A向结构示意图。

图5为内连杆和外连杆的装配结构示意图。

图6为本发明在具体应用实例中的结构示意图。

图例说明：1、第一关节件；2、第二关节件；301、弹性液压腔；302、接头；303、内连杆；304、外连杆；305、第一基座组；306、第二基座组；307、外胶管；308、内胶管；309、中心孔；310、槽；311、连接头；312、避让槽；313、外罩管；314、内基座；315、外基座；316、内卡环；317、外卡环。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。