[发明专利]一种直线型气动人工肌肉测试系统

说明书

本发明公开了一种直线型气动人工肌肉测试系统，包括：传动模块、测量控制模块、信号检测模块、信号采集模块。本发明的测试系统可以用来测试加压收缩或者伸长的直线型气动人工肌肉。测试内容包括气动人工肌肉的静态特性测试和动态特性测试。所述直线型气动人工肌肉的特性由气压、位移、力这三个参数决定。当人工肌肉内部气压恒定时，测试系统可以测量位移和力之间的关系；当人工肌肉的位移恒定时，测试系统可以测量气压和力之间的关系；当人工肌肉提供的力恒定时，测试系统可以测量气压和位移之间的关系。该测试系统也可以通过多个传感器的反馈信息进行控制，使驱动装置执行相应动作从而测出人工肌肉的动态特性。

技术领域

本发明属于气动人工肌肉测试技术领域，特别涉及一种直线型气动人工肌肉测试系统。

背景技术

气动人工肌肉(PAM)是一种柔性驱动器，具有重量轻、柔性强、无污染、制作工艺简单等优点。近年来，随着可穿戴设备和仿生机器人技术的发展，设备穿戴的简易轻便性，仿生机器人的控制柔顺性越来越成为科研人员所关注的重点。对于不同的使用场合，气动人工肌肉的类型也不相同，常见的有弯曲性气动人工肌肉和直线型气动人工肌肉，由于较高的线性度以及较强的佩戴适应性，直线型气动人工肌肉在各个领域都得到了广泛的应用。当前最典型的气动肌肉为Mckibben型气动人工肌肉，该类型气动人工肌肉主要由弹性橡胶管、编织网和卡箍组成。当对人工肌肉充气后，内部弹性橡胶管开始膨胀，在外面编织网的约束下，人工肌肉径向膨胀，纵向收缩，使人工肌肉整体长度变短，提供收缩力。由于直线型气动人工肌肉的广泛使用，研究探索其特性显得十分重要。关于气动人工肌肉测试平台的发明与研究也有了一定的发展，中国发明专利CN105445008A公开了一种气动人工肌肉静态特性综合测试装置及驱动，该测试装置将气动人工肌肉一端连接支撑架，一端连接拉力传感器，拉力传感器的另一端与气缸的驱动端相连。气缸通过气缸连接板安装在滑块上，滑块可以沿导轨滑动，手轮控制丝杆转动调节滑块的位置。该发明可以对充气收缩型气动人工肌肉的静态特性进行测试。中国发明专利CN103940599B提出了一种气动肌肉/气缸综合测试系统，该发明以无摩擦气缸作为驱动装置，通过分别控制无摩擦气缸的有杆腔、无杆腔和气动肌肉的气压，实现充气收缩型气动肌肉的静态测试。该测试系统只能对某一特定型号的气动人工肌肉进行静态测试。

对于现有关于直线型气动人工肌肉测试平台的研究，存在自身的局限性，首先是对于描述直线型气动人工肌肉特性的气压、变形量以及力的测量，现有的测试平台无法完全的测量，特别是恒定负载条件下，人工肌肉特性的测量；其次，现有的测试平台由于设计以及器件的局限性，无法完成动态测试实验，然而对于气动人工肌肉的测量，不仅要模拟其静态作用过程中的特性的测量，气动肌肉的实际使用状态为动态过程，这个过程也要进行研究和探索。基于上述需求本文设计了一类用于测试直线型气动人工肌肉特性的平台，能够较好的研究静态、动态条件下直线型气动人工肌肉的特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种操作简单、适应性广泛、测量精度高的直线型气动人工肌肉测试系统。

本发明的技术方案如下。

本发明第一方面提供了一种直线型气动人工肌肉测试系统，包括：传动模块、测量控制模块、信号检测模块、信号采集模块；其中

所述传动模块包括伺服电缸、支撑底架、安装板、实验支撑架，以及调节板；所述支撑底架和实验支撑架通过安装板连接，所述伺服电缸通过所述安装板固定在所述支撑底架上；

所述测量控制模块包括气压调节装置、位移调节装置和负载调节装置；其用于对气动人工肌肉内部的气压进行定位调节和梯度调节，以及调节气动人工肌肉的形变和带载；

所述信号检测模块包括伺服电缸相关电路、拉力传感器，以及气压传感器；所述拉力传感器固定在所述实验支撑架的一端；所述气动人工肌肉一端固定在所述拉力传感器的一端上，另一端固定在伺服电缸的活动端上；

所述信号采集模块包括控制采集板，以及具有上位机界面的计算机。