[发明专利]磁力仿真肌肉结构

说明书

本发明公开了磁力仿真肌肉结构，设有第一模块，以及设置于所述第一模块中的第二模块；所述第一模块与所述第二模块可通过电磁排斥力实现相对移动。本发明为利用电磁排斥力的仿真肌肉装置，完全改变了传统的以伺服电机作为机器人的驱动方式。相对另一种以电磁吸力作为驱动方式而言，本发明在仿真肌肉的伸缩行程上实现可控制伸缩度，而电磁吸力只能一吸一放，即只能实现一伸一缩，无法控制其伸缩程度。因此，本发明所利用的是以磁场的排斥力进行实现，即不但可以实现仿真肌肉的任意伸缩程度，并且可以实现控制所需力量的大小。因而本发明具有高加速度、机械磨损小、体积小、质量轻、噪音低、节省能量、响应速度快以及可控的伸缩程度等良好的驱动特性。

技术领域

本发明涉及一种电磁力驱动装置，特别是基于电磁场排斥力的肌肉仿生驱动装置。属于机械工程与自动化及机器人领域，用于模仿哺乳动物骨骼肌肌肉结构及运动形式。

背景技术

随着科学技术的进步，电磁力的应用推动了机械工程与自动化等技术，尤其在精密机械及机器人研究领域上，电磁力的应用亦日趋成熟。基于电磁学原理设计仿生肌肉驱动装置有很好的理论和实践基础，电磁力驱动的仿肌肉驱动装置具有很高的响应频率，较之其它方式的仿肌肉驱动装置在应变和执行位移都有较大的优势。

采用直线电机驱动的新型装置与传统非直线电机驱动相比，具有结构简单、无接触磨损、噪声低精度高、组合灵活速度快等优点，但直线电机本身所具有的特点决定了自身存在的缺陷：如磁路通断所引起的边端效应、安装气隙较大；另外，传统的通过引力相吸机构还存在不能精确控制相吸的连接行程，使这种相吸的连接变得异常突兀。即，当使用电磁的吸引力作为驱动的时候，只要磁力线圈通电后产生了磁场，电磁铁就会立刻作出反应，直接吸附在磁力线圈上，这种过程并不能受控制。

实际上，只要磁力线圈具有足以产生磁力的电流后，电磁铁随即会被吸附，因而改变电流大小只能改变吸附的力量。换言之，只要触发了电磁吸引力，电磁铁就会直接从静止状态转变为运动状态且不会在行程上停止，而是直至与磁力线圈吸附为止，这样会使得无法控制电磁铁可以停留在某一磁路位置上，继而在实际应用上是无法实现精细动作的控制，完全没有实操性。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明旨在于提供一种磁力仿真肌肉结构，其工作原理是利用磁铁的排斥力，实际上，这也是为了解决现有技术中的技术偏见，纵观公开的技术中，所涉及磁性的人工肌肉所利用的技术方案都是磁性吸附力，但是其并未考虑磁性吸附是无法控制被吸附的磁铁的行程量，只能用于从一点到另一点的运动，而本发明所提供的技术方案则可利用对电流、电压的调节来控制磁力线圈所产生的电磁场的排斥力，从而可以实现电磁铁定位在行程中的某一定点上，并且通过改变电流电压，使电磁铁快速移动或者缓慢移动至某一定点上或者静止不动。

为了实现上述技术方案，本发明采用的技术方案如下：

磁力仿真肌肉结构，设有第一模块，以及设置于所述第一模块中的第二模块；所述第一模块与所述第二模块可通过电磁排斥力实现相对移动。

需要说明的是，所述第一模块包括壳体，以及设置于所述壳体中的磁力线圈，其中，所述磁力线圈设置于所述壳体中的一端端部；所述第二模块通过所述磁力线圈产生的电磁排斥力实现在所述壳体内的相对移动。

需要说明的是，所述第二模块包括外壳，以及设置于所述外壳中的永磁铁；所述永磁铁通过所述磁力线圈产生的电磁排斥力实现在所述壳体内的相对移动。

需要说明的是，还设有牵引线束，所述牵引线束的一端连接于所述外壳上，另一端穿过所述磁力线圈并伸出于所述壳体外。

需要进一步说明的是，作为本发明的一种应用，由所述第一模块与所述第二模块的组合即成为人工肌肉，所述牵引线束成为肌腱；所述第一模块、所述第二模块以及所述牵引线束组合起来即可起到牵引关节的作用。