[发明专利]一种负压线性收缩气动人工肌肉及其制造方法

说明书

本发明公开了一种负压线性收缩气动人工肌肉及其制造方法，所述负压线性收缩气动人工肌肉包括多个长方体气室单元，所述长方体气室单元具有基本相同尺寸，其在所述直线运动的方向排列成多排，并且相邻两排的长方体气室单元数量不同，从而在负压线性收缩气动人工肌肉的外侧形成缺口。本发明的负压线性收缩气动人工肌肉能够保证长方体气室单元在纵向收缩时的一致性，避免所述负压线性收缩气动人工肌肉在厚度方向上发生扭曲。

技术领域

本发明属于气动人工肌肉以及柔性执行器技术领域，特别涉及一种负压线性收缩气动人工肌肉及其制造方法。

背景技术

传统的液压驱动、电机驱动存在如噪声、功率密度低等缺点。近年来，以充气型气动人工肌肉为代表的新型气动元件发展迅猛，相比液压驱动和电机驱动，充气型气动人工肌肉具有较高的功率密度比、功率体积比等优点，但是也存诸如要求气压阈值高、非线性时变强难以实现精确控制、易爆等缺点，同时由于充气型气动肌肉充气变形后会使径向体积变大，不适合对空间受限的场合，

专利号为US9790968B2的美国专利披露了一种线性驱动装置，其包括多个长方体的柔性结构，整体基本为长方体形。这种结构的线性驱动装置在收缩时，最外层的壁可能弯曲也可能不弯曲，形变不一致会使线性驱动装置整体产生扭曲。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种负压线性收缩气动人工肌肉及其制造方法。所述负压线性收缩气动人工肌肉能够将负压能转化为能够实现直线运动的机械能，提供拉力；当外界负压卸载时，逐渐恢复到不受力的初始状态，并且在此过程中整个气动人工肌肉外侧的形变具有一致性，避免产生扭曲。

本发明一方面提供了一种负压线性收缩气动人工肌肉，包括多个长方体气室单元，相邻长方体气室单元之间有通孔，形成气线性收缩型气动人工肌肉内部的气流通道；所述负压线性收缩气动人工肌肉能够将负压能转化为能够实现直线运动的机械能，提供拉力；当外界负压卸载时，逐渐恢复到不受力的初始状态，在此过程中形成与负压作用下相反方向的直线位移；

其中，所述长方体气室单元具有基本相同尺寸，其在所述直线运动的方向排列成多排，并且相邻两排的长方体气室单元数量不同，从而在负压线性收缩气动人工肌肉的外侧形成缺口。

优选地，所述气室单元在横向X轴上以所述抽气线性收缩型气动人工肌肉中心线Y轴为对称轴对称分布；沿纵向，第一排N个长方体气室单元，第二排(N-1)个长方体气室单元，以下按上述规则依次交替排列，奇数排为N个长方体气室单元，偶数排为(N-1)个长方体气室单元，并且以奇数排开始，偶数排结束，其中N为大于等于2的整数；

相邻各排的纵向气室壁位于每个长方体气室单元横向气室壁的中点，保证长方体气室在纵向收缩时的一致性；奇数排长方体气室单元个数比偶数排长方体气室单元个数多一个，形成在偶数排长方体气室两边各形成半个长方体气室体积大小的缺口结构形式，避免所述负压线性收缩气动人工肌肉在厚度方向上的扭曲。

优选地，每个所述长方体气室单元的横向气室壁与纵向气室壁之间存在厚度差，从而当对所述负压线性收缩气动人工肌肉施加负压时，由于较薄的横向气室壁受到负压作用而发生可恢复的溃缩性屈曲变形，较厚的纵向气室壁较厚能够承受负压作用不变形，楔入到长方体气室单元内，产生纵向的直线位移，最终整个负压线性收缩气动人工肌肉产生直线运动，将压力能转化为能够实现直线运动的机械能，提供拉力；当外界负压卸载时，所述横向气室壁受到的负压作用力消失，逐渐恢复到不受力的初始状态，在此过程中形成与负压作用下相反方向的纵向位移。

优选地，每个长方体气室单元的纵向气室壁厚度是横向气室壁厚度的约3.5倍。

优选地，相邻各排的纵向气室壁位于相邻长方体气室单元横向气室壁的中点。

优选地，所述负压线性收缩气动人工肌肉使用硅胶材料或者橡胶材料制成。

本发明另一方面提供了以上任一项所述的负压线性收缩气动人工肌肉的制造方法，包括以下步骤：