[实用新型]一种水压人工肌肉

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人、特种作业机械手和自动化生产线等领域应用的流体驱动人工肌肉，特别是一种高强度水压人工肌肉。

背景技术

在机器人关节驱动与控制中，流体驱动的人工肌肉是一种新型的驱动器，可以分为气动人工肌肉和水压人工肌肉。气动人工肌肉已经在机器人和自动化生产线等领域中应用，具有结构简单、动作平滑、输出力/重量比大等优点。水压人工肌肉不但具有结构简单，有利于实现小型化和轻型化的优势，相比气动人工肌肉输出力更大、响应速度更快、工作噪声更低。人工肌肉无相对摩擦运动部件，对于水下作业工况，不会产生液压缸伸出杆受环境污染或其他影响的问题，成本低廉且可维护性好，因而水压人工肌肉特别适用于水下作业机械手的关节驱动与控制。

水压人工肌肉与气动人工肌肉传动介质不同，空气容易压缩，气压传动一般压力在1MPa以下，压力高于1MPa的属于高压气动，较高压力下用气体驱动人工肌肉存在很多安全性问题。因此，气动人工肌肉工作压力不超过1MPa，气动人工肌肉自身对于强度的要求也不高。但是，流体驱动的人工肌肉的输出力是随着工作压力的提高而增大的，提高人工肌肉的工作压力能够大幅提高其输出力。并且，现有水压传动元件，如泵、控制阀等的工作压力比气动人工肌肉的工作压力范围高很多，提高人工肌肉的压力也有利于与水压传动元件的工作压力相匹配。

现有的水压人工肌肉仍采用气动人工肌肉的结构，一般采用橡胶筒的形式，两端用紧固的接头连接起来，其强度较低，主要与两个方面有关：一是纤维编织网较稀疏，强度不高，在较高压力下橡胶筒会从编织网孔隙中涨出，产生破坏；二是两端连接用的接头仅是通过紧固作用卡住橡胶筒和纤维编织网，在较高的拉力负载下会产生脱开的现象。现有人工肌肉的结构无法满足水压人工肌肉的强度要求，目前也没有能够在较高压力和输出力工作的高强度水压人工肌肉，所以需要研制新型的高强度水压人工肌肉来满足耐压和高输出力的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型要设计一种能承受较高压力和拉力负载的水压人工肌肉。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种水压人工肌肉，包括封闭端接头、弹性橡胶管、高强度纤维编织网、通水端接头、两个端扣压环、两个中扣压环和两个倒锥齿面扣压环；所述的高强度纤维编织网由高强度纤维紧密编织成管状，其轴向长度比弹性橡胶管长，弹性橡胶管穿入高强度纤维编织网中；所述的封闭端接头和通水端接头上都有倒锥齿面和凸肩，倒锥齿面和凸肩之间的外圆面是中扣压面，封闭端接头的倒锥齿面和通水端接头的倒锥齿面均朝向弹性橡胶管的内部从两端插入弹性橡胶管，弹性橡胶管覆盖封闭端接头和通水端接头的倒锥齿面及中扣压面，高强度纤维编织网比弹性橡胶管长出的部分跨过封闭端接头和通水端接头的凸肩，覆盖封闭端接头和通水端接头的端扣压面，并由两个端扣压环分别扣压在封闭端接头和通水端接头的端扣压面上，高强度纤维编织网翻过来覆盖端扣压环，再跨过凸肩，并覆盖中扣压面和倒锥齿面，高强度纤维编织网翻过来覆盖中扣压面和倒锥齿面的部分连同高强度纤维编织网和内层的弹性橡胶管一起，由两个中扣压环和两个倒锥齿面扣压环扣压在封闭端接头和通水端接头的中扣压面和倒锥齿面上；

所述的通水端接头中心开有通水孔和螺纹孔，封闭端接头在端扣压面一头开有螺纹盲孔。

本实用新型所述的高强度纤维编织网使用的纤维材料是芳纶1414或高强度聚乙烯纤维或PBO纤维；所述的封闭端接头和通水端接头使用的材料是不锈钢或耐海水腐蚀的不锈钢。

本实用新型工作时，通水端接头的螺纹孔连接用于固定和通水的连接接头，封闭端接头的螺纹盲孔连接驱动对象。当水压人工肌肉通入一定压力的水后，在水压的作用下，弹性橡胶管和高强度纤维编织网发生变形，使水压人工肌肉直径增大，长度减小，进而对封闭端接头的螺纹盲孔连接的驱动对象产生拉力作用。弹性橡胶管把一定压力的水封闭在内部，由于高强度纤维编织网是由高强度纤维紧密编织成管状的，覆盖在弹性橡胶管外面，使水压人工肌肉能够承受足够大的内部水压力。在封闭端接头和通水端接头的倒锥齿面结构和凸肩结构，以及端扣压环、中扣压环和倒锥齿面扣压环的扣压作用下，使水压人工肌肉能够承受大拉力载荷。