一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置，仿骨骼肌驱动器由仿肌纤维驱动单元与柔性基质组成，根据真实肌肉的空间结构设计柔性基质的形状和仿肌纤维驱动单元的结构及空间排列，形成仿肌纤维驱动单元矩阵并封装于柔性基质中，为测试仿骨骼肌驱动器的功能，由气泵、压力调节器、管路为仿骨骼肌驱动器提供驱动气源，仿骨骼肌驱动器施加负载，控制仿肌纤维驱动单元收缩，每次收缩期间用数字摄像机记录仿骨骼肌驱动器的运动，测得仿骨骼肌驱动器厚度、仿肌纤维驱动单元旋转大小与负载之间的关系，从而得到仿骨骼肌驱动器的传动比，用于验证仿骨骼肌驱动器的驱动传动一体化性能以及根据负载变化自动变速的特性。

A driving transmission integrated skeletal muscle driver and its performance testing device

The invention provides a device for simulating skeletal muscle drive and its performance test drive integration, imitation of skeletal muscle by muscle fiber drive imitation driving unit and the flexible matrix composition, according to the structure and design of flexible space matrix space structure real muscle shape and imitation muscle fiber drive unit arranged to form imitation muscle fiber drive unit matrix and packaged in flexible substrates, for testing simulation of skeletal muscle function by the driver, pump, pressure regulator, pipeline driving gas source for the imitation of skeletal muscle skeletal muscle drive drive, imitation load control, imitation muscle fiber drive unit with skeletal muscle contraction, motion imitation drive digital cameras to record each contraction period, the relationship between unit size rotary drive test drive imitation skeletal muscle thickness, imitation muscle fiber and between the load, resulting in imitation of skeletal muscle. The drive ratio of the actuator is used to verify the driving transmission performance of the skeletal muscle drives and the characteristics of the automatic transmission according to the change of the load.

【技术实现步骤摘要】
一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置
本专利技术属于仿生工程
，涉及到机器人的动力驱动装置，具体涉及一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器及其性能测试装置。
技术介绍
生物力学研究表明，骨骼肌通过肌纤维羽状角(肌纤维与肌肉力作用线的夹角)的变化进行输出力和速度的调节。当承受低负载时，肌肉收缩其厚度增加，肌纤维旋转后羽状角增大，肌肉输出力减少、运动速度增加；当肌肉承受高负载时，其宽度增加，纤维旋转使羽状角减少，运动速度降低、输出力增加。这表明，人体骨骼肌既是驱动单元又是传动单元，同时兼具无级变速功能，是一种驱动、变速与传动一体化的柔性动力系统，这与目前工程中普遍采用复杂机构组合和控制实现自动变速的机械系统相比，具有简单、直接、经济、高效等优点。目前，现有的复制模拟骨骼肌可变传动行为，量化传动比范围的测试装置采用多个McKibben型气动人工肌肉构成的阵列，当加压时McKibben型气动人工肌肉表现出伴有径向膨胀的轴向收缩的固有特性，这种形状变化跟骨骼肌纤维相似，而这也被认为是骨骼肌中可变传动机构的关键特征。但是，McKibben型气动人工肌肉输出拉力大小会受到摩擦和橡胶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，包括四个封装在柔性基质(2)内的仿肌纤维驱动单元(1)，每个仿肌纤维驱动单元(1)包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管(6)，弹性内软管(6)由弹性体材料制成，从弹性内软管(6)的一端中心处向弹性内软管(6)的内腔插入一个第一变径接头(8)并用硅胶粘接剂将第一变径接头(8)与弹性内软管(6)的插接处密封，弹性内软管(6)的外壁上套装有一个编织网套(7)，并使用扎带将编织网套(7)的两端网口与弹性内软管(6)两端的接触处扎紧，第一变径接头(8)与一个驱动单元进气管(9)连接，将四个仿肌纤维驱动单元(1)平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边...

【技术特征摘要】
1.一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，包括四个封装在柔性基质(2)内的仿肌纤维驱动单元(1)，每个仿肌纤维驱动单元(1)包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管(6)，弹性内软管(6)由弹性体材料制成，从弹性内软管(6)的一端中心处向弹性内软管(6)的内腔插入一个第一变径接头(8)并用硅胶粘接剂将第一变径接头(8)与弹性内软管(6)的插接处密封，弹性内软管(6)的外壁上套装有一个编织网套(7)，并使用扎带将编织网套(7)的两端网口与弹性内软管(6)两端的接触处扎紧，第一变径接头(8)与一个驱动单元进气管(9)连接，将四个仿肌纤维驱动单元(1)平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模具将四个仿肌纤维驱动单元(1)浇注封装在弹性体材料内部，即浇注出一个底面是平行四边形的直四棱柱状的柔性基质(2)，并使第一变径接头(8)与驱动单元进气管(9)的连接处位于柔性基质(2)内，驱动单元进气管(9)的进气口位于柔性基质(2)外部，使每个仿肌纤维驱动单元(1)与柔性基质(2)靠近驱动单元进气管(9)进气口的那个侧面所成的夹角均为锐角θ。2.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的制成弹性内软管(6)和柔性基质(2)的弹性体材料为硅胶。3.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的弹性内软管(6)的内径为6mm、外径为10mm、长为120mm。4.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的四个仿肌纤维驱动单元(1)，相邻的两个仿肌纤维驱动单元(1)在柔性基质中的间隔距离为5mm，所述的锐角θ为30°，即每个肌纤维驱动单元(1)与柔性基质(2)靠近单元进气管(9)的进气口的侧面的夹角为30°。5.根据权利要求1所述的一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器，其特征在于，所述的编织网套(7)由尼龙材料制成。6.一种驱动传动一体化的仿骨骼肌驱动器性能测试装置，其特征在于，包括一个固定在试验台上的气泵(3)，气泵(3)具有一个气泵排气口(22)和一个气泵抽气口(23)，气泵(3)的气泵排气口(22)通过管路与一个压力调节器(4)的压力调节器快接进口(24)连接，压力调节器(4)的压力调节器快接出口(25)通过管路与一个仿骨骼肌驱动器连接，仿骨骼肌驱动器包括四个封装在柔性基质(2)内的仿肌纤维驱动单元(1)，每个仿肌纤维驱动单元(1)包括一个中空的且两端封闭的圆柱状的弹性内软管(6)，弹性内软管(6)由弹性体材料制成，从弹性内软管(6)的一端中心处向弹性内软管(6)的内腔插入一个第一变径接头(8)并用硅胶粘接剂将第一变径接头(8)与弹性内软管(6)的插接处密封，弹性内软管(6)的外壁上套装有一个编织网套(7)，并使用扎带将编织网套(7)的两端网口与弹性内软管(6)两端的接触处扎紧，第一变径接头(8)与一个驱动单元进气管(9)连接，将四个仿肌纤维驱动单元(1)平行且等间隔排列在形腔为底面是平行四边形的直四棱柱状的铝合金模具里，通过铝合金模...

【专利技术属性】
技术研发人员：任雷，刘春宝，丁鹏，钱志辉，任露泉，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22