[发明专利]一种基于高分子聚合物纤维的人造肌肉

说明书

本发明涉及一种基于高分子聚合物纤维的人造肌肉，包括高分子聚合物纤维；温度调节装置，连接于高分子聚合物纤维，用于调节高分子聚合物纤维温度；温度传感器，与高分子聚合物纤维对应设置，用于检测高分子聚合物纤维温度；控制装置，分别与温度传感器和温度调节装置连接，控制温度调节装置升温或降温；其中，高分子聚合物纤维在升温时产生周向扭转与轴向收缩，在降温时产生反方向的周向扭转与轴向舒张。控制装置通过温度传感器的实时检测，能够对温度调节装置进行精确的温度调控。通过改变高分子聚合物纤维的温度，促使高分子聚合物纤维自发收缩或舒张，实现对高分子聚合物纤维的位移与输出力的控制，提高了人造肌肉的技术可行性。

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是涉及一种基于高分子聚合物纤维的人造肌肉。

背景技术

人造肌肉研究的是为了模拟人类发力形式将肌肉的优势展现出来，展示所有的理想性质的自然肌肉的肌肉样的形式因子。现在较为成熟技术包括形状记忆合金驱动器和形状记忆聚合物执行器。这些材料通过电、光或化学活化在其横断面上进行收缩和扩展。由于这些材料往往表现出小应变变形，大型变形通常通过平行板设计来实现。更大的记忆聚合物已经达到使用堆叠设计来增大应变变形，但这些也导致一些更加笨重的执行器的出现。

市场上现有的人造肌肉是利用柔性高分子聚合物制成，它能够在外加电场作用下，通过人造肌肉内部结构的改变而伸缩、弯曲、束紧或膨胀。

然而，上述人造肌肉存在一定的局限性，如电子型电活性聚合物所需的驱动电压较高，产生的应变却较小；离子型电活性聚合物的响应速度较慢，并且只能在电解质环境中使用，人造肌肉的技术可行性较差。因此，研发一种新的驱动形式的人造肌肉变得越来越迫切。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种基于高分子聚合物纤维的人造肌肉，其通过温度调节装置调节温度实现对高分子聚合物纤维的位移与输出力的控制，提高了人造肌肉的技术可行性。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于高分子聚合物纤维的人造肌肉，包括

高分子聚合物纤维，

温度调节装置，连接于高分子聚合物纤维，用于调节高分子聚合物纤维温度，

温度传感器，与高分子聚合物纤维对应设置，用于检测高分子聚合物纤维温度；

控制装置，分别与温度传感器和温度调节装置连接，控制温度调节装置升温或降温；

其中，高分子聚合物纤维在升温时产生周向扭转与轴向收缩，在降温时产生反方向的周向扭转与轴向舒张。

进一步，温度调节装置包括加热装置与电源，加热装置连接于高分子聚合物纤维外壁，加热装置分别与电源和控制装置连接，控制装置控制加热装置动作。

进一步，加热装置为镀膜镍铬合金电热丝，镀膜镍铬合金电热丝缠绕于高分子聚合物纤维外。

进一步，加热装置为导电涂层，导电涂层涂覆于高分子聚合物纤维外壁。

进一步，温度调节装置还包括进液口、弹性冷却管、出液口、冷却液供应源与加压泵，进液口与出液口分别设于高分子聚合物纤维两端，高分子聚合物纤维设于弹性冷却管内，进液口、弹性冷却管、出液口、冷却液供应源与加压泵依次首尾连接形成回路，加压泵分别与电源和控制装置连接，控制装置控制加压泵动作。

进一步，弹性冷却管为由柔性聚氨酯材料模压成型的波纹管。

进一步，进液口与出液口均为防水快速接口。

进一步，控制装置设有用于连通外部设备的电气接口。

进一步，电气接口为航空插头。