[实用新型]一种仿人体骨骼肌的变刚度机构

说明书

本实用新型属于仿生结构技术领域，尤其涉及一种仿人体骨骼肌的变刚度机构，包括固定组件、与所述固定组件滑动连接的滑动端基座、一端与固定组件固定另一端与滑动端基座连接且用于仿生映射人体骨骼肌纤维的变刚度组件、一端连接于滑动端基座且用于仿生映射人体骨骼肌肌腱的柔性件以及与柔性件另一端相连且用于带动所述滑动端基座沿着固定组件移动从而调节机构刚度的驱动组件，利用柔性件仿生人体骨骼肌肌腱，并通过变刚度组件仿生人体骨骼肌纤维，从而利用驱动组件带动滑动端基座沿着竖直方向运动，并拉伸柔性件和变刚度组件，进而实现机构的刚度调节，且通过柔性件缓慢带动滑动端基座对变刚度组件进行牵拉，使得刚度调节较为顺滑。

技术领域

本实用新型属于仿生结构技术领域，尤其涉及一种仿人体骨骼肌的变刚度机构。

背景技术

仿生机构是模仿生物的形态、结构和控制原理设计制造出的功能更集中、效率更高并具有生物特征的机械；研究仿生机械的学科称为仿生机械学，它是世纪年代末期由生物学、生物力学、医学、机械工程、控制论和电子技术等学科相互渗透、结合而形成的一门边缘学科；仿生机械研究的主要领域有生物力学、控制体和机器人，把生物系统中可能应用的优越结构和物理学的特性结合使用，人类就可能得到在某些性能上比自然界形成的体系更为完善的仿生机械，通过仿人体骨骼肌来进行刚度调节，可以采用为克服传统变刚度机构的缺点以提升系统的柔顺性和安全性。

中国专利公开了一种变刚度驱动器，该变刚度驱动器包括：驱动壳体；主动轴，所述主动轴穿设于所述驱动壳体；从动轴，所述从动轴在所述驱动壳体内与所述主动轴传动连接；板簧，所述板簧位于所述驱动壳体内、并且所述板簧的一端被配置为固定端；滑动轴，所述滑动轴可移动地约束所述板簧的自由端与固定端之间的可形变长度；绳索机构，所述绳索机构响应于所述主动轴的转动而拉动所述滑动轴平移，可通过改变板簧自由端与固定端之间的可形变长度来调节刚度，并且具有柔性缓冲作用，防止刚性碰撞，但是该变刚度装置无法仿生人体骨骼肌，且存在结构复杂、变刚度机构的柔顺性和实用性较低等缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种仿人体骨骼肌的变刚度机构，旨在解决现有的变刚度装置无法仿生人体骨骼肌，且存在结构复杂、变刚度机构的柔顺性和实用性较低等缺陷的问题。

本实用新型是这样实现的，一种仿人体骨骼肌的变刚度机构，包括固定组件、与所述固定组件滑动连接的滑动端基座、一端与固定组件固定另一端与滑动端基座连接且用于仿生映射人体骨骼肌纤维的变刚度组件、一端连接于滑动端基座且用于仿生映射人体骨骼肌肌腱的柔性件以及与柔性件另一端相连且用于带动所述滑动端基座沿着固定组件移动从而调节机构刚度的驱动组件。

本实用新型利用柔性件仿生人体骨骼肌肌腱，并通过变刚度组件仿生人体骨骼肌纤维，从而实现对人体骨骼肌的结构和功能的仿生，利用驱动组件带动滑动端基座沿着竖直方向运动，并拉伸柔性件和变刚度组件，进而实现机构的刚度调节，且通过柔性件缓慢带动滑动端基座对变刚度组件进行牵拉，使得刚度调节较为顺滑，能有效抑制振动，增强了柔顺性；本变刚度机构结构简单、体积较小、且整体加工制造成本较低，具有较强的实用性。

优选地，所述变刚度组件包括依次连接于滑动端基座和固定组件之间的正刚度单元和负刚度单元，所述正刚度单元仿生映射人体骨骼肌粗肌丝纤维，且所述负刚度单元仿生映射人体骨骼肌细肌丝纤维。

优选地，所述正刚度单元和负刚度单元的数量为多个，且所述正刚度单元初始状态时与滑动端基座垂直布设，所述负刚度单元初始状态时与所述滑动端基座之间设置有夹角。

优选地，所述正刚度单元数量和负刚度单元数量均为两个，且每个所述负刚度单元与滑动端基座初始状态时均成度夹角。

优选地，所述固定组件包括固定件以及固定连接于所述固定件一侧的固定端基座和导向件，所述导向件与滑动端基座滑动相连，所述正刚度单元和负刚度单元远离滑动端基座的一端均与固定端基座相连。