[发明专利]一种刚柔耦合大行程高负载致动器及其驱动方法

权利要求书

1.一种刚柔耦合大行程高负载致动器，包括系统机架（2）和多个致动器单体（1）；其特征在于：并排设置的各致动器单体（1）均安装在系统机架（2）上；所述的致动器单体（1）包括气动人工肌肉（6）、棘条（3）、阻尼系统（9）、第一单向锁止机构（5）和第二单向锁止机构（7）；气动人工肌肉（6）能够伸缩；第一单向锁止机构（5）和第二单向锁止机构（7）分别安装在气动人工肌肉（6）的两端；第一单向锁止机构（5）内的棘爪机架（5-1）与系统机架（2）固定；第二单向锁止机构（7）内的棘爪机架（5-1）与系统机架（2）滑动连接；气动人工肌肉（6）和棘爪机架（5-1）均设置有中心通道；棘条（3）与气动人工肌肉（6）和两个棘爪机架（5-1）的中心通道滑动连接；

所述的第一单向锁止机构（5）和第二单向锁止机构（7）结构相同，均包括棘爪机架（5-1）、限制弹簧（5-2）、棘爪（5-5）、棘爪滑块（5-4）、滑块平台（5-3）和执行气囊（5-7）；滑块平台（5-3）固定在棘爪机架（5-1）内；棘爪滑块（5-4）与滑块平台（5-3）滑动配合；棘爪滑块（5-4）与棘爪机架（5-1）之间设置有限制弹簧（5-2）；滑块平台（5-3）的端部设置有限位板；限位板位于棘条（3）与棘爪滑块（5-4）之间；执行气囊（5-7）安装在滑块平台（5-3）上，且位于棘爪滑块（5-4）与限位板之间；棘爪（5-5）安装在棘爪滑块（5-4）上且与棘齿（3-2）配合；所述棘爪（5-5）的一端与棘爪滑块（5-4）的外侧面铰接，另一端与棘条（3）上的棘齿（3-2）配合；棘爪（5-5）与棘爪滑块（5-4）之间设置有扭簧；所述棘爪（5-5）的其中一个侧面为内凹的平滑曲面，另一个侧面由外凸曲面与平面相接形成；

所述的第一单向锁止机构（5）上安装有阻尼系统（9）；当第一单向锁止机构（5）内的棘爪（5-5）与棘条（3）分离时，阻尼系统（9）抵住棘条，对滑动棘条产生摩擦阻力。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合大行程高负载致动器，其特征在于：所述的阻尼系统（9）包括U型管（9-2）、U型弹簧（9-5）、阻尼杆（9-3）和阻尼摩擦块（9-4）；U型管（9-2）固定在第一单向锁止机构的棘爪机架（5-1）；U型管（9-2）两端开口均朝向棘条（3）；阻尼杆（9-3）设置在滑块平台（5-3）的侧部，且与滑块平台（5-3）滑动连接；阻尼杆（9-3）的内端靠近U型管（9-2）的其中一个端部；阻尼杆（9-3）的外端与阻尼摩擦块（9-4）固定；阻尼摩擦块（9-4）与棘条（3）侧部的滑键（3-1）对齐；阻尼摩擦块（9-4）用于在第一单向锁止机构（5）内的棘爪（5-5）与棘条（3）分离时对棘条（3）进行摩擦减速；U型弹簧（9-5）设置在穿过U型管（9-2）；U型弹簧（9-5）的一端与阻尼杆（9-3）的内端固定；U型弹簧（9-5）的另一端与对应的棘爪滑块（5-4）固定。

3.根据权利要求1所述的一种刚柔耦合大行程高负载致动器，其特征在于：所述的致动器单体（1）还包括安全锁机构（4）；所述的安全锁机构（4）安装在第一单向锁止机构（5）的外端；安全锁机构（4）包括安全锁机架（4-1）、速度齿轮（4-2）、转向齿轮组（4-3）和离心锁轮（8）；所述安全锁机架（4-1）呈筒状，内部支承有相互平行的第一圆柱轴和第二圆柱轴；所述速度齿轮（4-2）安装在第一圆柱轴上；速度齿轮（4-2）的轮齿与棘条（3）的棘齿（3-2）啮合；转向齿轮组（4-3）包括分别安装在第一圆柱轴、第二圆柱轴上的两个转向齿轮；两个转向齿轮啮合；离心锁轮（8）包括锁爪（8-1）和椭形盘（8-2）；椭形盘（8-2）固定在第二圆柱轴上；一个或多个锁爪（8-1）的内端均与椭形盘（8-2）边缘位置转动连接，且外端向外翻转有极限位置；当锁爪（8-1）向外翻转至极限位置时，锁爪（8-1）的外端能够勾住棘条（3）上的棘齿。

4.根据权利要求3所述的一种刚柔耦合大行程高负载致动器，其特征在于：所述的椭形盘（8-2）上设置与锁爪数量对应的凸台；凸台开设有限制孔（8-4）；锁爪（8-1）的外端开设有腰形孔；锁爪（8-1）与对应的凸台之间设置有弹性限制销（8-3）；弹性限制销（8-3）的一端设置有销柱；销柱伸入对应锁爪（8-1）的腰形孔内，另一端与对应凸台上的限制孔（8-4）滑动连接；销柱远离锁爪（8-1）的端部与凸台通过轴肩限位。