一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统技术方案

本发明专利技术实施例适用于生物工程技术领域，提供了一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统。该仿生肌肉条索单元包括仿生韧带、供电电路以及根据需要依次连接的不同结构的第一、第二和第三收缩单元。该仿生肌肉系统包括负责信息采集与调控的中央控制系统、容纳冷媒或润滑剂的弹性管状物以及若干仿生肌肉条索单元。本发明专利技术利用电磁体产生磁吸力进行牵拉来完成三个不同结构的收缩单元之间的相互收缩活动，由于各收缩单元间不需要导线连接，其组装方便、快捷，并且在活动收缩时不会产生由导线所致的羁绊或反复收缩后导线的损伤，增强了设备的可操作性，同时也便于维护，大大增加了使用寿命和可靠性。

A biomimetic muscle stripe unit and bionic muscle system

The embodiment of the invention is applicable to the field of bioengineering technology, and provides a bionic muscle strip unit and a bionic muscle system. The bionic muscle strip unit comprises a bionic ligament, a power supply circuit and a first, second and third contraction unit of different structures connected sequentially according to needs. The bionic muscle system consists of a central control system responsible for information collection and regulation, an elastic tube containing refrigerants or lubricants, and a number of bionic muscle rope units. The invention uses the magnetic suction produced by the electromagnet to pull to complete the contraction activities among the contraction units of three different structures. Since the contraction units need not be connected by wires, the assembly is convenient and fast, and the contraction of the contraction can not cause the wire to be bound or damaged after repeated contraction. The equipment is operable and easy to maintain at the same time, which greatly increases the service life and reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统
本专利技术属于生物工程
，尤其涉及一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统。
技术介绍
全球老龄化的加快使得更多的人们在日常生活上需要依赖于外界的辅助设施，同样，由于社会文明的进一步发展和生活水准的提升，人们对残疾人的关注也逐渐增加，更多的研发焦点致力于残疾人功能的补偿。而能够解决这些问题的一个重要环节，就是在人体自身行动能力上加以强化，或是完全由机械装置(如机器人)取代人类的部分工作，这都涉及到机械运动的问题，也就是说，机械肢体将在人们生活中起到越来越大的作用。既往常用的肢体助力方法主要有两类：通过机械运动直接传动或是依赖材料变形的作用来支配肢体的运动。机械传动装置常由电机控制齿轮/滑轮/杠杆结构来达到力量传递的作用，这些设施都有体积较大，传动僵硬、灵活性差的问题。由材料变形来传导动力的装置主要有形状记忆合金、压电材料、智能高分子材料、液压驱动、气压驱动等，其中液压和气压作为动力的应用较多，也较为成熟，但同样存在着响应速度较慢，无法做到精准控制等问题，同时对外界条件要求也较高，如温度不能太高或太低，在高压下仍要有良好的密封性能等。所以既往的动力输送传动装置无论从结构上还是作用原理上看，都与仿生学差之甚远。近年来才有人将磁芯与线圈构成的电磁体单元作为仿生肌肉基本结构应用于仿生肌肉系统中，但均存在一个明显的缺陷，即每个电磁体单元均是直接通过导线与供电电路连接，而我们知道，为了达到真正能够模拟动物机体的肌肉收缩，所设计的结构必须细腻、准确，虽无需做到像每条真正的肌纤维有成千上万个肌小节那么复杂，但几十上百个收缩单元还是需要的，否则就无法精细地表达动作和具备适当的柔度。但若如此设计，每束仿生肌肉内就会有大量的导线，会对收缩单元的活动产生羁绊，影响功能，同时由于反复运动这些连接电磁体单元的导线也会磨损，影响寿命。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于提供一种仿生肌肉条索单元及仿生肌肉系统，旨在解决现有技术中的仿生肌肉动力系统中将每个收缩单元均直接通过导线与电路连接，收缩单元在收缩活动时导线容易产生羁绊以及反复收缩后导致导线磨损而影响寿命的问题。本专利技术实施例是这样实现的，提供一种仿生肌肉条索单元，其包括供电电路、一个第一收缩单元、至少一个第二收缩单元以及一个第三收缩单元；所述第一收缩单元包括第一电磁体和第一绝缘包裹体，所述第一绝缘包裹体包覆所述第一电磁体，所述第一绝缘包裹体的头端设有第一阳极与第一阴极，所述第一电磁体上的线圈的一端通过第一阳极与所述供电电路的正极连接，所述第一电磁体上的线圈的另一端通过第一阴极与所述供电电路的负极连接，所述第一绝缘包裹体的尾端具有第一空腔，所述第一空腔内壁上设置有第一阳极弹性簧片和第一阴极弹性簧片，所述第一阳极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阳极电连接，所述第一阴极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阴极电连接；所述第二收缩单元包括第二电磁体和第二绝缘包裹体，所述第二绝缘包裹体包覆所述第二电磁体，所述第二绝缘包裹体的头端具有第二阳极，所述第二绝缘包裹体的肩部具有第二阴极，所述第二电磁体上的线圈的一端与第二阳极电连接，所述第二电磁体上的线圈的另一端与第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的尾部具有第二空腔，所述第二空腔内壁上设置有第二阳极弹性簧片和第二阴极弹性簧片，所述第二阳极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阳极电连接，所述第二阴极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的头端可伸缩地插置于所述第一空腔内，并且所述第二电磁体上的磁芯与第一电磁体上的磁芯相对；所述第三收缩单元包括第三电磁体和第三绝缘包裹体，所述第三绝缘包裹体包覆所述第三电磁体，所述第三绝缘包裹体的头部可伸缩地插置于所述第二空腔内，并且所述第三电磁体上的磁芯与第二电磁体上的磁芯相对；当所述第二收缩单元为多个时，多个所述第二收缩单元之间通过第二绝缘包裹体的头端插置于第二空腔内进行依次连接；当所述第二收缩单元为一个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引所述第二电磁体相对地沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动；当所述第二收缩单元为多个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引与所述第一电磁体相邻的所述第二电磁体沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，并且与所述第三电磁体相邻的所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动。进一步地，所述第三绝缘包裹体的头端具有第三阳极，所述第三绝缘包裹体的肩部具有第三阴极，所述第三绝缘包裹体的尾端设有输入正极和输入负极，所述第三电磁体上的线圈的一端通过输入正极与所述供电电路的正极连接，所述第三电磁体上的线圈的另一端通过输入负极与所述供电电路的负极连接，所述输入正极通过埋设于所述第三绝缘包裹体内的导线与所述第三阳极电连接，所述输入负极通过埋设于所述第三绝缘体内的导线与所述第三阴极电连接。进一步地，所述第三电磁体上的线圈匝数多于所述第一电磁体上的线圈匝数。进一步地，所述第一收缩单元的头端及所述第三收缩单元的尾端均连接有仿生韧带。进一步地，所述第一阳极弹性簧片、第一阴极弹性簧片、第二阳极弹性簧片以及第二阴极弹性簧片均具有若干片，若干所述的第一阳极弹性簧片靠近所述第一空腔的底部，并且沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的周壁上，若干所述的第一阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第一空腔的开口处；若干所述的第二阳极弹性簧片靠近所述第二空腔的底部，并且沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的周壁上；若干所述的第二阴极弹性簧片沿周向方向均匀地分布于所述第二空腔的开口处。进一步地，所述第二绝缘包裹体的头部直径大于若干所述第一阴极弹性簧片构成的内径。进一步地，所述第二阳极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的头部，所述第二阴极沿周向方向环绕覆盖于所述第二绝缘包裹体的肩部。本专利技术实施例还提供了一种仿生肌肉系统，其包括中央控制系统、具有弹性的管状物以及上述的仿生肌肉条索单元；所述中央控制系统控制所述供电电路的开关，所述管状物包裹若干所述仿生肌肉条索单元，使若干所述的仿生肌肉条索单元聚拢。进一步地，所述仿生肌肉系统还包括布设于管状物内的温度传感器和用于输送制冷媒介或润滑剂的导流管，所述温度传感器将采集的温度信号实时通过布设于所述管状物内的导线传输至所述中央控制系统，所述中央控制系统根据接收到的温度信号调控所述导流管内制冷媒介或润滑剂的输送速度。进一步地，所述仿生肌肉系统还包括压力传感器，所述压力传感器将采集的压力信号实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生肌肉条索单元，其特征在于，包括供电电路、一个第一收缩单元、至少一个第二收缩单元以及一个第三收缩单元；所述第一收缩单元包括第一电磁体和第一绝缘包裹体，所述第一绝缘包裹体包覆所述第一电磁体，所述第一绝缘包裹体的头端设有第一阳极与第一阴极，所述第一电磁体上的线圈的一端通过第一阳极与所述供电电路的正极连接，所述第一电磁体上的线圈的另一端通过第一阴极与所述供电电路的负极连接，所述第一绝缘包裹体的尾端具有第一空腔，所述第一空腔内壁上设置有第一阳极弹性簧片和第一阴极弹性簧片，所述第一阳极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阳极电连接，所述第一阴极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阴极电连接；所述第二收缩单元包括第二电磁体和第二绝缘包裹体，所述第二绝缘包裹体包覆所述第二电磁体，所述第二绝缘包裹体的头端具有第二阳极，所述第二绝缘包裹体的肩部具有第二阴极，所述第二电磁体上的线圈的一端与第二阳极电连接，所述第二电磁体上的线圈的另一端与第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的尾部具有第二空腔，所述第二空腔内壁上设置有第二阳极弹性簧片和第二阴极弹性簧片，所述第二阳极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阳极电连接，所述第二阴极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的头端可伸缩地插置于所述第一空腔内，并且所述第二电磁体上的磁芯与第一电磁体上的磁芯相对；所述第三收缩单元包括第三电磁体和第三绝缘包裹体，所述第三绝缘包裹体包覆所述第三电磁体，所述第三绝缘包裹体的头部可伸缩地插置于所述第二空腔内，并且所述第三电磁体上的磁芯与第二电磁体上的磁芯相对；当所述第二收缩单元为多个时，多个所述第二收缩单元之间通过第二绝缘包裹体的头端插置于第二空腔内进行依次连接；当所述第二收缩单元为一个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引所述第二电磁体相对地沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动；当所述第二收缩单元为多个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引与所述第一电磁体相邻的所述第二电磁体沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，并且与所述第三电磁体相邻的所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动。...

【技术特征摘要】
1.一种仿生肌肉条索单元，其特征在于，包括供电电路、一个第一收缩单元、至少一个第二收缩单元以及一个第三收缩单元；所述第一收缩单元包括第一电磁体和第一绝缘包裹体，所述第一绝缘包裹体包覆所述第一电磁体，所述第一绝缘包裹体的头端设有第一阳极与第一阴极，所述第一电磁体上的线圈的一端通过第一阳极与所述供电电路的正极连接，所述第一电磁体上的线圈的另一端通过第一阴极与所述供电电路的负极连接，所述第一绝缘包裹体的尾端具有第一空腔，所述第一空腔内壁上设置有第一阳极弹性簧片和第一阴极弹性簧片，所述第一阳极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阳极电连接，所述第一阴极弹性簧片通过埋设于所述第一绝缘包裹体内的导线与所述第一阴极电连接；所述第二收缩单元包括第二电磁体和第二绝缘包裹体，所述第二绝缘包裹体包覆所述第二电磁体，所述第二绝缘包裹体的头端具有第二阳极，所述第二绝缘包裹体的肩部具有第二阴极，所述第二电磁体上的线圈的一端与第二阳极电连接，所述第二电磁体上的线圈的另一端与第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的尾部具有第二空腔，所述第二空腔内壁上设置有第二阳极弹性簧片和第二阴极弹性簧片，所述第二阳极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阳极电连接，所述第二阴极弹性簧片通过埋设于所述第二绝缘包裹体内的导线与所述第二阴极电连接，所述第二绝缘包裹体的头端可伸缩地插置于所述第一空腔内，并且所述第二电磁体上的磁芯与第一电磁体上的磁芯相对；所述第三收缩单元包括第三电磁体和第三绝缘包裹体，所述第三绝缘包裹体包覆所述第三电磁体，所述第三绝缘包裹体的头部可伸缩地插置于所述第二空腔内，并且所述第三电磁体上的磁芯与第二电磁体上的磁芯相对；当所述第二收缩单元为多个时，多个所述第二收缩单元之间通过第二绝缘包裹体的头端插置于第二空腔内进行依次连接；当所述第二收缩单元为一个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引所述第二电磁体相对地沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引所述第三电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，进而使所述仿生肌肉条索单元进行收缩运动；当所述第二收缩单元为多个，且所述供电电路对所述第一电磁体供电时，所述第一电磁体产生磁吸力，吸引与所述第一电磁体相邻的所述第二电磁体沿所述第一空腔的深度方向移动，并能使所述第二阳极与所述第一阳极弹性簧片接触，使所述第二阴极与所述第一阴极弹性簧片接触，从而使所述第二电磁体产生磁吸力，所述第二电磁体产生的磁吸力吸引相邻的第二电磁体相对地沿所述第二空腔的深度方向移动，并且与所述第三电磁体相邻的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍，王军，王玉龙，罗逊，胡甜甜，王琪翔，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44