[发明专利]一种人工肌肉及其驱动的机械臂装置

权利要求书

1.一种人工肌肉，其特征在于， 

所述人工肌肉（1）中设有能够通过触电伸缩实现仿肌肉运动的阵列；所述阵列包含若干个串联组；当设置有两个以上的串联组时，所述串联组之间相互电路并联；

每个所述串联组包含相互连接并形成电路串联的多个所述C型积木式致动器（13）；每个所述C型积木式致动器（13）进一步具有包含上极板（18）、中间电介质（20）和下极板（19）的夹层结构；

其中，所述中间电介质（20）是一种电子型电活性聚合物，当所述上极板（18）和下极板（19）之间施加有足够的电压时，所述C型积木式致动器（13）能够受电形变；当去除电压或施加反向电压时，所述C型积木式致动器（13）能够恢复原状。

2.要求1所述的人工肌肉，其特征在于，

所述中间电介质（20）是电子型电活性聚合物中的一种电介质弹性体；所述上极板（18）和下极板（19）分别位于该电介质弹性体厚度方向的两侧，在施加电压时，所述电介质弹性体在厚度方向受到挤压，而在水平方向上得到扩展。

3.要求2所述的人工肌肉，其特征在于，

所述C型积木式致动器（13）形成有一个板体构件，所述板体构件长度方向上的两端以相反的方向垂直于该板体构件；

在每个串联组中，任意两个相邻C型积木式致动器（13）上各自有一端相对并通过一个连接构件（14）固定连接；这两个C型积木式致动器（13）的对应极板相互电路连接；在施加电压时，由这两个C型积木式致动器（13）连接构成的开口变大。

4.要求3所述的人工肌肉，其特征在于，

每个串联组中由多个C型积木式致动器（13）两两连接构成若干个开口，且任意一个开口与相邻一个开口的方向相反；并且，每个串联组和与其相邻的串联组中，位于同一水平位置的开口的方向不同。

5.要求3或4所述的人工肌肉，其特征在于，

所述阵列固定连接在所述人工肌肉（1）设置的驱动长筒（24）内，所述驱动长筒（24）是一个可形变的圆筒；每个所述串联组连接在该圆筒中设置的两个端盖（17）之间；所述驱动长筒（24）能够根据串联组中C型积木式致动器（13）的受电形变而进行伸缩；

在每个所述串联组中位于两个末端的C型积木式致动器（13），其各自没有与其他C型积木式致动器（13）连接的一端，分别通过连接构件（14）与一个L型连接端件（15）的其中一边固定连接；所述L型连接端件（15）的另一边固定连接至所述圆筒中对应的端盖（17）处。

6.要求5所述的人工肌肉，其特征在于，

所述人工肌肉（1）中设有仿肌肉的填充物覆盖在所述驱动长筒（24）的表面；所述人工肌肉（1）还设有仿皮肤的表皮（21）将填充物及其中的驱动长筒（24）都包裹起来；若干导线的一端分别连接在所述驱动长筒（24），另一端引出至所述填充物及表皮（21）之外，以通过所述导线向驱动长筒（24）施加电压来控制其伸缩形变。

7.一种人工肌肉驱动的机械臂装置，其特征在于，

机械臂上装设有如权利要求1~6中任意一项所述的人工肌肉（1），并基于该人工肌肉（1）的触电伸缩对所述机械臂进行驱动；所述人工肌肉（1）的两端分别连接至所述机械臂的上臂（4）和下臂（9）。

8.要求7所述的人工肌肉为动力源的机械臂装置，其特征在于，

所述机械臂的上臂（4）和下臂（9）之间设有万向旋转装置（8），由通过电机固定端盖（6）连接至所述万向旋转装置（8）的步进电机（5），对该万向旋转装置（8）进行驱动，以使所述下臂（9）能够做旋转运动。

9.要求7或8所述的人工肌肉为动力源的机械臂装置，其特征在于，

所述人工肌肉（1）的两端分别通过铰接件（3）连接至所述机械臂的上臂（4）和下臂（9），其中一个铰接件（3）位于上臂（4）一端设置的可旋转方块（2）上。