[发明专利]一种串并联继电器替代生物肌肉功能的装置及方法

权利要求书

1.一种串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，包括替代肌肉的继电器模组(1)、替代肌腱的连杆(2)、替代关节的转轴(5)和替代皮肤的封装外壳(3)，其特征在于，所述继电器模组(1)包括一个或多个继电器(11)，继电器(11)之间通过刚性连接件(12)连接组成继电器模组(1)，多个继电器模组(1)间也通过刚性连接件(12)互相连接，在转动关节处，继电器模组(1)通过连杆(2)与转轴(5)相连，所述封装外壳(3)覆于继电器模组(1)、连杆(2)、转轴(5)和支杆(4)的外侧，所述继电器(11)包括弹簧(111)、衔铁(112)、电磁线圈(113)、滑轨(114)、支架(115)、电流互感器(116)、电源(117)和开关(118)，所述继电器(11)由单个开关(118)和单个电流互感器(116)控制；

闭合开关(118)并调节电流互感器(116)，向电磁线圈(113)中通入电流，电磁线圈(113)中会产生磁力，吸引衔铁(112)向电磁线圈(113)靠近，同时带动弹簧(111)移动使其产生压缩位移，从而模拟肌肉收缩；当断开开关(118)后，衔铁(112)所受磁力消失，在弹簧(111)弹力作用下，衔铁112回到原始位置，达到模拟肌肉放松目的；

所述电磁线圈(113)两侧均装有弹簧(111)，弹簧数量不少于2个，以确保衔铁(112)在移动过程中与支架115保持平行，不发生偏移；滑轨(114)滑道长度不超过弹簧(111)的原长度，以确保弹簧(111)在工作过程中只处于压缩和自然状态，不会因相邻继电器(11)发生位移而在惯性力作用下被拉长，能有效避免弹簧(111)产生非弹性形变；

所述刚性连接件(12)的长度可进行缩短，当刚性连接件(12)的长度短于衔铁的位移长度时，相邻继电器(11)间的距离不足以容纳滑轨的剩余长度，可在相邻继电器(11)的支架上开设滑轨收容孔(119)，让滑轨顶端多余的长度延伸到上一个继电器(11)内部的空余空间内。

2.根据权利要求1所述的串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，其特征在于，所述继电器(11)之间通过串联、并联或串并联组合的连接方式形成继电器模组(1)，串联多个继电器(11)可增大模拟肌肉收缩位移，并联多个继电器(11)可增大模拟肌肉拉力，串并联多个继电器(11)可同时增大模拟肌肉收缩位移和模拟肌肉拉力。

3.根据权利要求2所述的串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，每一块模拟肌肉的功能由一组继电器模组(1)完成，多个继电器模组(1)间也可以进行串联、并联或串并联组合，串联、并联或串并联继电器之间可设置独立开关，串联、并联或串并联继电器的个数与方式由肌肉的收缩长度和拉力确定。

4.根据权利要求1所述的串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，其特征在于，所述刚性连接件(12)将多个继电器模组(1)连接为一个整体，当仅有部分继电器(11)工作时，刚性连接件(12)能依靠惯性力带动未工作的继电器(11)进行位移移动，使模拟肌肉有整体的收缩效果。

5.根据权利要求1所述的串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，其特征在于，所述转轴(5)和支杆(4)相连，支杆(4)分别置于转轴(5)两侧，连杆(2)一端连接于继电器模组(1)上，另一端连接于转轴另一侧的支杆(4)上，当继电器模组(1)工作时，产生的位移和力的变化通过连杆(2)带动另一侧的支杆(4)绕转轴(5)进行转动，从而带动另一侧关节进行运动。

6.根据权利要求1所述的串并联继电器替代生物肌肉功能的装置，其特征在于，所述封装外壳(3)由柔性材料构成，根据内部继电器模组(1)的位移状态，封装外壳(3)模拟皮肤进行弹性收缩，封装外壳(3)内部贴覆有超薄基板、超薄电池和超薄处理器，封装外壳(3)外设置有束带(31)，束带(31)环绕于臂周，用于收纳线路和基板。