一种仿生机器人运动系统及其应用技术方案

本发明专利技术涉及一种仿生机器人运动系统及应用，包括由树脂材料制成的硬质单元，硬质单元外周设有卡槽接口，硬质单元通过卡槽接口与驱动系统连接，驱动系统包括采用导电材料制作的弹性气囊，弹性气囊相对的两侧的内壁固定有表面包裹介电弹性材料的由弹性材料制成的弹性几何体，弹性气囊外表面通电

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机器人运动系统及其应用


[0001]本专利技术涉及一种仿生机器人运动系统及其应用，属于纺织材料与机械

。

技术介绍

[0002]暖体假人诞生于上世纪四十年代，是由美国陆军装备实验室开发的，用于军用纺织品的性能测试，经过了近百年的研究，国内外已经制作了
100
多种实验用暖体假人，从刚开始的只能发热，到发热并且能活动，最终到发热出汗并且能够自由活动，暖体假人的功能及特征越来越贴近与真实人体，通常用于测试日常穿着服装的舒适性能
。
此外，也用于极端环境下特定服装的舒适性能，如航天服
、
防火服
、
救生衣等用于防御物理
、
化学和生物等外界因素伤害人体的服装，暖体假人法测试相较于真人测试更具有客观性
、
可重复性
、
再现性等优点，可快速客观准确的得到服装的一系列性能参数，又使得试验人员免于伤害，因暖体假人具有与人类相似的外形和测试结果的可靠性成为了服装舒适性测试的首选
。
[0003]然而，现有技术中制备暖体假人的材料结构复杂的缘故市场价极其昂贵，动辄上百万，且很少有暖体假人能够对外界环境变化做出相应的响应，因此暖体假人有望朝着更智能的方向发展，缩小与人体真实情况的差异，更好地模拟人体穿着服装的实际情况，测试结果才能更具可信性
。
[0004]因此，本领域亟需一种简便
、
高效
、
低成本
、
易集成的性能，具有感知功能和驱动功能的智能材料得到的机器人运动系统，使其可以应用于暖体假人
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为解决现有技术中仿生机器人使用的材料昂贵
、
驱动系统不敏捷的问题
。
[0006]为达到解决上述问题的目的，本专利技术所采取的技术方案是提供一种仿生机器人运动系统及其应用
。
[0007]本专利技术的第一方面，提供了一种仿生机器人运动系统，包括由树脂材料
、
陶瓷材料
、
金属材料
、
玻璃纤维
/
不饱和聚酯复合材料或碳纤维
/
环氧树脂复合材料制成的硬质单元，硬质单元外周设有卡槽接口，硬质单元通过卡槽接口与驱动系统连接，驱动系统包括采用导电材料制作的弹性气囊，弹性气囊相对的两侧的内壁固定有表面包裹介电弹性材料的由弹性材料制成的弹性几何体，弹性气囊外表面通电
。
[0008]优选地，所述的树脂选自环氧树脂
、
不饱和聚酯
、
酚醛树脂或聚碳酸酯
。
[0009]优选地，所述的硬质单元内部包括由高强高模的纺织复合材料制成的增强体骨架
。
[0010]进一步优选地，所述的骨架结构选自非织造毡结构
、
无捻或弱捻的稀疏机织物结构
、
无捻或弱捻的稀疏针织物结构或无捻或弱捻的稀疏编织物结构
。
[0011]进一步优选地，所述的纺织复合材料选自无机纤维
、
高性能纤维或树脂，无机纤维进一步优选为玻璃纤维，高性能纤维进一步优选为碳纤维和
/
或芳纶纤维
。
[0012]优选地，所述的介电弹性材料选自硅橡胶
、
丙烯酸
、
聚氨酯
、
丁腈橡胶
。
[0013]优选地，所述的几何体选自球体
。
[0014]优选地，所述的弹性材料选自聚氨酯
、
硅胶或橡胶
。
[0015]优选地，所述的弹性气囊为圆柱体
。
[0016]优选地，所述的弹性气囊的充气量可以根据需要调节
。
[0017]优选地，所述的弹性气囊的导电材料选自填充有碳黑
、
碳纳米管
、
石墨烯的橡胶或尼龙
。
[0018]优选地，所述的卡槽接口为制备硬质单元时预制的旋转卡扣
。
[0019]本专利技术的第二方面，提供了一种仿生机器人运动系统，包括由树脂材料制成的硬质单元，硬质单元外周设有卡槽接口，用于外接具有同样卡槽接口尺寸的外部单元，硬质单元通过卡槽接口与驱动系统连接，驱动系统包括采用导电材料制作的弹性气囊，弹性气囊相对的两侧的内壁固定有表面包裹磁性材料和
/
或介电弹性材料的由弹性材料制成的弹性几何体，弹性气囊外表面相对的两端设有通电的导线圈
。
[0020]优选地，所述的树脂选自环氧树脂
、
不饱和聚酯
、
酚醛树脂或聚碳酸酯
。
[0021]优选地，所述的硬质单元内部包括由高强高模的纺织复合材料制成的增强体骨架
。
[0022]进一步优选地，所述的骨架的结构选自非织造毡结构
、
无捻或弱捻的稀疏机织物结构
、
无捻或弱捻的稀疏针织物结构或无捻或弱捻的稀疏编织物结构
。
[0023]进一步优选地，所述的纺织复合材料选自无机纤维
、
高性能纤维或树脂，无机纤维进一步优选为玻璃纤维，高性能纤维进一步优选为碳纤维和
/
或芳纶纤维
。
[0024]优选地，所述的磁性材料选自铁氧体磁铁和
/
或钕铁硼磁体，所述的介电弹性材料选自硅橡胶
、
丙烯酸
、
聚氨酯或丁腈橡胶
。
[0025]优选地，所述的几何体选自球体
。
[0026]优选地，所述的弹性材料选自聚氨酯
、
硅胶或橡胶
。
[0027]优选地，所述的弹性气囊为圆柱体
。
[0028]优选地，所述的弹性气囊的充气量可以根据需要调节
。
[0029]优选地，所述的弹性气囊的导电材料选自填充碳黑
、
碳纳米管
、
石墨烯等导电材料的橡胶或尼龙
。
[0030]优选地，所述的卡槽接口为制备硬质单元时预制的旋转卡扣
。
[0031]本专利技术的第三方面，提供了一种使用上述仿生机器人运动系统的暖体假人，包括上述的硬质单元，硬质单元外依次包覆产热产湿弹性单元
、
上述的驱动系统
、
防水透湿功能感应单元和外部单元
。
[0032]优选地，所述的产热产湿弹性单元的结构包括纤维基人工肌肉，纤维基人工肌肉外周缠绕表面刻有微孔具有防水透湿功能的输水软管，输水软管上方设有加热电阻丝，所述的微孔的孔隙直径介于水滴和气态水分子尺寸之间，具有防水透湿性能
。
[0033]进一步优选地，所述的加热电阻丝加热温度范围可调为
10℃
‑
45℃
；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种仿生机器人运动系统，其特征在于，包括由树脂材料
、
陶瓷材料
、
金属材料
、
玻璃纤维
/
不饱和聚酯复合材料或碳纤维
/
环氧树脂复合材料制成的硬质单元，硬质单元外周设有卡槽接口，硬质单元通过卡槽接口与驱动系统连接，驱动系统包括采用导电材料制作的弹性气囊，弹性气囊相对的两侧的内壁固定有表面包裹介电弹性材料的由弹性材料制成的弹性几何体，弹性气囊外表面通电
。2.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的树脂选自环氧树脂
、
不饱和聚酯
、
酚醛树脂或聚碳酸酯
。3.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的硬质单元内部包括由高强高模的纺织复合材料制成的增强体骨架
。4.
如权利要求3所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的骨架的结构选自非织造毡结构
、
无捻或弱捻的稀疏机织物结构
、
无捻或弱捻的稀疏针织物结构或无捻或弱捻的稀疏编织物结构
。5.
如权利要求3所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的纺织复合材料为无机纤维
、
高性能纤维或树脂
。6.
如权利要求5所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的无机纤维为玻璃纤维，高性能纤维为碳纤维和
/
或芳纶纤维
。7.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的介电弹性材料为硅橡胶
、
丙烯酸
、
聚氨酯
、
丁腈橡胶
。8.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的弹性材料选自聚氨酯
、
硅胶或橡胶
。9.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的弹性气囊为圆柱体，弹性气囊的充气量可以根据需要调节
。10.
如权利要求1所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的弹性气囊的导电材料选自填充有碳黑
、
碳纳米管
、
石墨烯的橡胶或尼龙
。11.
一种仿生机器人运动系统，其特征在于，包括由树脂材料制成的硬质单元，硬质单元外周设有卡槽接口，用于外接具有同样卡槽接口尺寸的外部单元，硬质单元通过卡槽接口与驱动系统连接，驱动系统包括采用导电材料制作的弹性气囊，弹性气囊相对的两侧的内壁固定有表面包裹磁性材料和
/
或介电弹性材料的由弹性材料制成的弹性几何体，弹性气囊外表面相对的两端设有通电的导线圈
。12.
如权利要求
11
所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的树脂为环氧树脂
、
不饱和聚酯
、
酚醛树脂或聚碳酸酯
。13.
如权利要求
11
所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的硬质单元内部包括由高强高模的纺织复合材料制成的增强体骨架
。14.
如权利要求
11
所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的所述的磁性材料选自铁氧体磁铁和
/
或钕铁硼磁体，所述的介电弹性材料选自硅橡胶
、
丙烯酸
、
聚氨酯或丁腈橡胶
。15.
如权利要求
11
所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的弹性材料为聚氨酯
、
硅胶或橡胶
。16.
如权利要求
11
所述的仿生机器人运动系统，其特征在于，所述的弹性气囊为圆柱
体，弹性气囊的充气量可以根据需要调节
。17.
如权利要求
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜赵群，高增会，丁文胜，徐华东，何玲娥，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：