[发明专利]一种模块化柔性人工肌肉关节

说明书

一种模块化柔性人工肌肉关节，本发明涉及一种肌肉关节，本发明为了解决现有柔性驱动关节结构复杂、尺寸相对庞大和多关节组合困难的问题，它包括前模块接口、后模块接口、弹性支撑梁、两个安装法兰组件和N根人工肌肉；N为大于等于3的整数，前模块接口的一端固定安装有一个安装法兰组件，后模块接口的一端固定安装有另一个安装法兰组件，弹性支撑梁的两端分别固定安装在两个安装法兰组件上，N根人工肌肉分别设置在两个安装法兰组件之间，且每根人工肌肉的两端分别与两个安装法兰组件固定连接，本发明属于柔性机器人技术领域。

技术领域

本发明涉及一种肌肉关节，本发明具体涉及一种模块化柔性人工肌肉关节，属于柔性机器人技术领域。

背景技术

柔性机器人技术近年来成为了机器人技术领域的重要分支，由于传统刚性机器人自由度较少、结构刚度较大，在一些应用上存在局限性。而柔性机器人具有高灵活性、可变形性和能量吸收特性等特点，对环境具有较强的适应性，可以用更简单的方式完成一些复杂作业动作。

目前应用较多的柔性机构多为电活性聚合物、绳驱动器、形状记忆合金以及流体驱动器等。这些柔性机构一般体积较大、价格昂贵且需要复杂的外部辅助系统，且难以组合使用。

基于聚合物纤维(尼龙等)扭转而成的螺旋卷绕型人工肌肉驱动器迟滞小、寿命长且成本低廉(尼龙的价格约30元/公斤)，其载重能力是同等长度和重量的人体肌肉的100倍以上。且这类聚合物螺旋卷绕型人工肌肉易于、结构尺寸小、具有高度柔性和可编织特性，更易于组合使用。

发明内容

本发明为了解决现有柔性驱动关节结构复杂、尺寸相对庞大和多关节组合困难的问题，进而提出一种模块化柔性人工肌肉关节。

本发明为解决上述问题而采用的技术方案是：它包括前模块接口、后模块接口、弹性支撑梁、两个安装法兰组件和N根人工肌肉；N为大于等于3的整数，前模块接口的一端固定安装有一个安装法兰组件，后模块接口的一端固定安装有另一个安装法兰组件，弹性支撑梁的两端分别固定安装在两个安装法兰组件上，N根人工肌肉分别设置在两个安装法兰组件之间，且每根人工肌肉的两端分别与两个安装法兰组件固定连接。

本发明的有益效果是：本发明采用模块化设计，结构简单、体积小、质量轻，成本低，成本降低了20％-40％，本发明易于实现微型化。同时多关节间连接与拆卸简单，通过串联或并联连接易于实现多功能组合。在低成本系统搭建、柔性机器人制作、狭小空间的机械操作等领域具有广阔的应用前景，N根人工肌肉4可以独立驱动，通过N根人工肌肉4不同变形量的组合，可使关节产生沿任意方向的弯曲运动；通过控制不同人工肌肉4的变形量，可以实现柔性人工肌肉关节弯曲方向和弯曲角度大小的精确调整。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图，图1中人工肌肉4的个数为三个。

图2是安装法兰组件2的示意图。

图3是人工肌肉4的结构形式及其变形状态示意图。

图4是是图1所示模块化柔性人工肌肉关节的弯曲运动变形示意图。

图5是图1所示多个模块化柔性人工肌肉关节并联连接安装在底座6上组成柔性手爪的示意图；

图6是图1所示多个模块化柔性人工肌肉关节串联连接组成柔性机械臂的示意图，其中一个前模块接口1上的燕尾形凸起与相邻后模块接口3上的燕尾形凹槽嵌装在一起。

具体实施方式