[发明专利]气动肌肉及其控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及驱动器领域，具体涉及一种气动肌肉及其控制系统。

背景技术

气动肌肉是一种可以模仿生物肌肉收缩的新型驱动器，由于其柔性高、重量轻、使用方便、响应速度快、成本低廉等优点，被广泛地应用于各种仿生机械等驱动领域。气动肌肉主要由充气弹性软管、约束弹性软管变形的编织网以及卡箍三部分组成。外部为一层高强度的纤维编织网，当充以压缩空气时，气动肌肉结构在轴向收缩并在径向膨胀，若将其一端固定，另一端连接负载就可以通过轴向收缩而产生驱动力。

气动肌肉拥有优良的性能，在康复治疗、虚拟现实和仿生机器人等领域具有良好的潜在应用前景。市面上成熟的气动肌肉主要有例如FESTO公司与SHADOW公司生产的气动肌肉。通常，上述气动肌肉的内腔空间相对来说较大，充放气的时间较长，气动肌肉在工作过程中，耗气量也比较大。现有技术中，请参考图1，为现有气动肌肉驱动系统示意图，气动肌肉100需空气压缩机等独立的外部气源装置200为其提供压缩气体，且需要借助电磁阀等气控器件实现气动肌肉的充放气功能，使得系统显得冗杂，并且，难以适用于便携式执行设备。

因此，如何为气动肌肉提供便携式气源成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于如何为气动肌肉提供便携式气源，从而提供一种气动肌肉及其控制系统。

为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种气动肌肉，包括：

气动肌肉本体，具有轴向的空腔，用于充/放压缩气体，以沿气动肌肉本体轴向提供拉力；第一密封件和第二密封件，分别设置在气动肌肉本体轴向的两端，以密封气动肌肉本体的空腔；第一密封件具有连通气动肌肉本体的空腔的充/放气孔；充放气装置，设置在靠近第一密封件端；充放气装置在接收到加压的触发信号后，通过充/放气孔将气动肌肉本体外部的气体加压充入气动肌肉本体的空腔；充放气装置在接收到减压的触发信号后，通过充/放气孔将气动肌肉本体内的高压气体排放至气动肌肉本体外部。

可选地，充放气装置包括：送风器，设置在靠近第一密封件端，用于将气动肌肉本体外部的气体加压充入气动肌肉本体的空腔，或者将气动肌肉本体内的高压气体排放至气动肌肉本体外部。

可选地，充放气装置还包括：导流器，设置在气动肌肉本体的空腔内，靠近第一密封件端，向第二密封件延伸，用于将送风器加压充入的气体导流至气动肌肉本体的空腔。

可选地，导流器沿气动肌肉本体轴向的长度小于气动肌肉本体的空腔沿气动肌肉本体轴向的长度。

可选地，送风器为风扇叶片；导流器为螺旋杆；螺旋杆和风扇叶片可共轴旋转固定在靠近第一密封件端，风扇叶片相对于螺旋杆靠近于第一密封件。

可选地，螺旋杆和风扇叶片同步转动。

可选地，螺旋杆靠近第一密封件位置的螺槽深度大于螺旋杆远离第一密封件位置的螺槽深度。

可选地，充放气装置还包括：套筒，用于套覆导流器，套筒具有与气动肌肉本体的空腔连通的通孔。

可选地，充放气装置还包括：开关阀，设置在第一密封件端；开关阀用于开启时向送风器提供气动肌肉本体外部的气体，或者开关阀用于开启时将气动肌肉本体内的高压气体排放至气动肌肉本体外部。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的气动肌肉及其控制系统，在靠近第一密封件端设置有充放气装置，充放气装置在接收到加压的触发信号后，通过充/放气孔将气动肌肉本体外部的气体加压充入气动肌肉本体的空腔，由于气动肌肉本体轴向的两端设置有第一密封件和第二密封件，因此，在通过充放气装置将外部的气体充入气动肌肉本体的空腔内后，可以使得气动肌肉空腔内的气压上升，从而实现了对气动肌肉加压的效果，相对于现有技术中需要外置高压源的方式，本发明实施例的方案实现了通过气动肌肉周围环境的气压来对气动肌肉提供高压气体，继而可以减少额外的高压气源，提高了气动肌肉应用的便携性。

作为可选的技术方案，通过螺旋杆进行气体导流，可以使得在向气动肌肉空腔内充气过程中产生热量，从而，使得充入的气体膨胀，能够提高对气动肌肉空腔的加压效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的一种气动肌肉驱动系统示意图；