[发明专利]一种流体人工肌肉驱动与控制系统

说明书

技术领域

本发明属于机器人、机械的应用技术领域，涉及一种机器人、变体机翼等领域应用的流体人工肌肉驱动与控制系统，尤其是涉及一种机器人、机械等的低压、小流量的动力驱动与控制系统。

背景技术

在机器人关节以及变体机翼驱动与控制中，人工肌肉驱动器是一种新型的驱动器，人工肌肉可分为气动人工肌肉和流体人工肌肉。气动人工肌肉已经在机器人、变体机翼等领域中应用，具有结构简单、动作平滑、输出力/重量比大等优点。流体人工肌肉不但具有结构简单、有利于实现小型化和轻型化的优势，相比气动人工肌肉还具有输出力更大、响应速度更快、工作噪音更低等优点。流体人工肌肉的响应速度更快，控制刚度更大，但流体人工肌肉的压力流量耦合特性也更强，使其驱动和控制难度更大。流体人工肌肉一般通过压力传感器、节流控制阀、过滤器、溢流阀、单向阀等元器件来调节肌肉压力，但这不仅不能很好地驱动和控制流体人工肌肉，而且也在一定程度上增加了经济成本。因此，需要研制新型的流体人工肌肉驱动与控制系统来实现驱动器输入与输出的控制。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明设计了一种流体人工肌肉驱动与控制系统，能够连续、平稳控制流体人工肌肉驱动器输入与输出，很好地实现流体人工肌肉的驱动与控制。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种流体人工肌肉驱动与控制系统，包括流体人工肌肉、电机、液压缸、压力变送器、滚珠丝杠、PC控制端，流体人工肌肉一端与压力变送器连接，另一端与液压缸密闭连通；滚珠丝杠的两端分别与液压缸活塞杆端部和电机相连接；电机和压力变送器分别与PC控制端连接。此外，可通过实验获得电机转数与人工肌肉输出压力的关系，进而不用压力变送器，而是直接用电机转数作为相应参数反馈给PC控制端。

本发明的有益效果是：

1、本发明的流体人工肌肉驱动与控制系统流动部分为液体，并采用液压缸来驱动流体人工肌肉，不需要水箱、水液压泵、节流控制阀、过滤器、溢流阀、单向阀等元器件，系统简单，成本低廉，易于安装操作，具有可携带型。加上液体的不可压缩性，系统刚性好，液压缸的运动平稳性大大增加，有利于系统的控制，适用于变体机翼、机器人等领域。

2、本发明能够连续、平稳控制流体人工肌肉驱动器输入与输出，很好地实现流体人工肌肉的驱动与控制。

3、本发明可作为流体驱动的机器人、机械等的低压，小流量的动力驱动与控制系统，用于流体驱动仿生领域和机器人领域。

附图说明

图1为本发明所述流体人工肌肉驱动与控制系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

具体实施方式一：如图1所示，本实施方式提供的流体人工肌肉驱动与控制系统主要包括压力变送器1、流体人工肌肉2、液压缸3、滚珠丝杠4、电机5、PC控制端6。流体人工肌肉2一端与压力变送器1连接，另一端与液压缸3密闭连通；滚珠丝杠4的两端分别与液压缸3活塞杆端部和电机5相连接；电机5和压力变送器1分别与PC控制端6连接。

工作过程：

当PC控制端6发出信号，电机5就会带动滚珠丝杠4转动，滚珠丝杠4转动带动液压缸3的活塞沿着液压缸轴线方向往里推进时，流体人工肌肉2内部压力增大，流体人工肌肉2内部压力通过压力变送器1将压力信号反馈给PC控制端6，PC控制端6根据反馈的压力来控制电机5的转动进而实现对流体人工肌肉2的驱动与控制。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，可通过实验获得电机5转数与流体人工肌肉2输出压力的关系，进而不用压力变送器1，而是直接用电机5的转数作为相应参数反馈给PC控制端6，进而直接通过电动机5来实现对流体人工肌肉2的驱动与控制。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，压力变送器1和电机5与PC控制端6之间可通过导线进行连接，导线连接长度根据实际应用需要而定；另外，也可通过在电机5、压力变送器1以及PC控制端6上安装无线信号发送和接收装置，进而实现远距离无线遥控。