專利名稱：仿生伸縮組織鏈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
仿生伸縮組織鏈技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域和機(jī)械領(lǐng)域，特別是仿生伸縮組織鏈的往 復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人裝置和動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
[0002]現(xiàn)有諸多動(dòng)力機(jī)械的往復(fù)運(yùn)動(dòng)主要依靠電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)將驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)變成往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，特別在許多工廠中的工業(yè)機(jī)器人都依靠電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，這使得機(jī)器人的機(jī)械臂的關(guān)節(jié)活 動(dòng)方式受到限制。此外，現(xiàn)有機(jī)器人相關(guān)的研究只是設(shè)法在如何改變類人機(jī)器人或其它類 四肢動(dòng)物機(jī)械的行走平衡，控制等相關(guān)領(lǐng)域，其仿生程度比較低，類人機(jī)器人或其它類四肢 動(dòng)物機(jī)械等行走等活動(dòng)方式僵硬，也使其靈活性受到限制。發(fā)明內(nèi)容[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供仿生伸縮組織鏈，它能夠起到模仿動(dòng)物肌肉組織伸縮 和運(yùn)動(dòng)的功能，充分應(yīng)用于類人機(jī)器人或類其它四肢動(dòng)物機(jī)械技術(shù)中，使類人機(jī)器人或類 其它四肢動(dòng)物機(jī)械的活動(dòng)更加靈活和自如。[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:仿生伸縮組織鏈，由鐵芯、線圈和柔性連接殼體 構(gòu)成仿生伸縮組織鏈，單獨(dú)的基本模塊是沒有作用的。在柔性連接殼內(nèi)，由線圈固接或膠接 在柔性連接殼體上，鐵芯固接或膠接在線圈內(nèi)，彈性伸縮殼體的收縮長度與線圈和鐵芯自 身的厚度和它與另一組線圈和鐵芯的距離決定；纏繞在鐵芯外周壁上的電磁線圈被柔性伸 縮殼體罩住，電磁線圈的兩端與電源正、負(fù)級(jí)對(duì)應(yīng)配合連接。形成線圈的N極和S極，同性 相斥異性相吸形成收縮和排斥力。[0005]本實(shí)用新型原理為:在每個(gè)仿生伸縮組織鏈中，由纏在鐵芯外壁上的電磁線圈產(chǎn) 生的磁力吸引另一組鐵芯線圈，其仿仿生伸縮組織鏈的結(jié)構(gòu)類似于肌肉細(xì)胞的伸縮功能， 模仿肌肉纖維伸縮的原理，使每個(gè)仿生伸縮組織鏈集群同時(shí)協(xié)作而往復(fù)伸縮組成仿生伸縮 肌肉組織，可應(yīng)用在類人機(jī)器人或其它類四肢動(dòng)物機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中。本實(shí)用新型能夠起 到模仿動(dòng)物肌肉組織伸縮而運(yùn)動(dòng)的功能，充分應(yīng)用于類人機(jī)器人或類其它四肢動(dòng)物機(jī)械技 術(shù)中，使類人機(jī)器人或類其它四肢動(dòng)物機(jī)械的活動(dòng)更加靈活和自如。[0006]
[0007]圖1是本實(shí)用新型仿生伸縮組織鏈的基本模塊。[0008]圖2是本實(shí)用新型仿生伸縮組織鏈處于伸展?fàn)顟B(tài)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[0009]圖3是本實(shí)用新型仿生伸縮組織鏈處于收縮狀態(tài)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；[0010]圖4是本實(shí)用新型由伸縮基體單元連接構(gòu)成的仿生伸縮鏈和仿生伸縮鏈組成的 仿生伸縮肌肉組織的結(jié)構(gòu)示意圖。[0011]具體實(shí)施方式
[0012]仿生伸縮組織鏈，如圖1至圖4所示，鐵芯1、線圈2、柔性連接殼體3構(gòu)成伸縮組 織鏈，線圈2纏繞固接在鐵芯I上，線圈2膠接固接在柔性連接殼體3上，被柔性連接殼體3罩住，線圈2的兩端與電源正、負(fù)級(jí)對(duì)應(yīng)配合連接。[0013]每個(gè)上述基體基本模塊首、尾連接成排，即相鄰基體模塊前端與另一個(gè)基體模塊 的后端對(duì)應(yīng)連接構(gòu)成仿生伸縮組織鏈；當(dāng)線圈2通電時(shí)產(chǎn)生磁場使仿生伸縮鏈的基本模塊 相互吸引，其中，仿生伸縮組織鏈中的每個(gè)伸縮基體模塊其線圈2之間相互并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu) 成該仿生伸縮組織的電源輸入兩端，此電源輸入兩端與電源相配合，電流方向同向時(shí)模塊 相互吸引，仿生伸縮組織鏈?zhǔn)湛s。電流方向反向時(shí)相互排斥，仿生伸縮組織鏈伸展。在相鄰 兩個(gè)仿生伸縮組織鏈中，一仿生伸縮鏈的基體模塊相對(duì)于另一仿生伸縮鏈的伸縮基體模塊 交錯(cuò)排列，并可通過柔韌性好的人造仿生軟體材料相連接，使之結(jié)構(gòu)更緊湊，相互不離散。[0014]鐵芯I由易磁化的金屬材料構(gòu)成，前后形狀為相同的承插式外表面形狀，并可光 滑緊密接觸。線圈2由電阻低的優(yōu)良導(dǎo)線繞制而成。柔性連接殼體3由柔性紡織材料或橡 膠等其他柔性材料構(gòu)成、也可使用金屬套筒承插的方式承插連接模仿活塞運(yùn)動(dòng)。[0015]如圖1是仿生伸縮組織鏈的基本模塊，單一的基本模塊是沒有任何作用的。圖2 是仿生伸縮組織鏈處于伸展?fàn)顟B(tài)，圖3通電后仿生伸縮組織鏈處于的收縮狀態(tài)，圖4是多個(gè) 仿仿生伸縮組織鏈連接形成的類似肌肉組織的仿生伸縮組織。[0016]綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)合仿生技術(shù)、機(jī)械、電磁、電子控制、潤滑結(jié)構(gòu)等相關(guān)方面 領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、并且容易標(biāo)準(zhǔn)化，利用現(xiàn)代高新微機(jī)電和微加工技 術(shù)，最終能做成微米級(jí)以下的尺寸，如同制造集成大規(guī)模集成電路一樣，如有成千上萬的仿 仿生伸縮組織鏈連接起來，就會(huì)形成總長度超過25%的機(jī)械運(yùn)動(dòng)行程，將這些機(jī)械式仿生 伸縮組織附著在如類人機(jī)器人或其它類四肢動(dòng)物機(jī)械的鉸接的金屬骨骼或金屬骨架上，就 可以使上述類人機(jī)器人或其它類四肢動(dòng)物機(jī)械更加靈活自如。[0017]當(dāng)多股仿生伸縮組織鏈附著在鉸接的機(jī)械臂上時(shí)，仿生伸縮組織鏈電磁線圈兩端 同電源連接，電流的大小會(huì)產(chǎn)生磁場，磁場使基本模塊相互吸引移動(dòng)，使彈性柔性殼體3產(chǎn) 生變形，形成位移行程。如圖3即是收縮后的狀態(tài)，仿生伸縮組織鏈完成一個(gè)動(dòng)作后釋放電 流，仿生伸縮組織鏈將復(fù)原，如有其他外力不能復(fù)原，就需另一股如肌肉組織起拉伸或收縮 作用的仿生伸縮組織拉伸，因?yàn)闄C(jī)械臂在其中承擔(dān)杠桿的作用。如圖2和圖3為伸展和收 縮的狀態(tài)。[0018]本實(shí)用新型通過電流的控制實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)，即便是有個(gè)別伸縮基體單元出現(xiàn)故 障，也不會(huì)影響整體動(dòng)作和運(yùn)動(dòng)。通過電信號(hào)對(duì)電流的控制類似對(duì)神經(jīng)刺激的響應(yīng)，如圖 4是眾多仿仿生伸縮組織鏈相互連接的示意圖，供電電源須采用并聯(lián)連接或部分串聯(lián)連接。 每股仿生伸縮組織只須改變其長度就能夠準(zhǔn)確地控制其施加的力量，相互之間的連接采用 柔性連接即柔軟并且可以改變方向；同時(shí)，仿生伸縮組織表現(xiàn)出比例恒定的屬性:對(duì)于各 種尺寸大小的仿生伸縮組織，其機(jī)理都一樣，相同的仿生伸縮組織，如果其仿仿生伸縮組織 鏈的數(shù)量能大幅增加，將賦予機(jī)械臂非常大的伸縮力量。因此，對(duì)于難以制作以電動(dòng)馬達(dá)驅(qū) 動(dòng)的機(jī)械，本實(shí)用新型可作為一種革新的微機(jī)電組織大范圍應(yīng)用于各種生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。在 模塊非常薄的厚度和直徑很大的應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)大行程位移，和大功率牽引。
權(quán)利要求1.仿生伸縮組織鏈，其特征是:鐵芯(I)和線圈(2)構(gòu)成伸縮基體模塊，由柔性連接殼 體(3)連接構(gòu)成仿生伸縮組織鏈，在柔性連接殼體內(nèi)，線圈(2)固接在鐵芯(I)上，柔性連 接殼體(3)固接在線圈上，由易磁化材料構(gòu)成的鐵芯(I)前部對(duì)準(zhǔn)另一鐵芯的后部，纏繞在 鐵芯外周壁上的電磁線圈被柔性連接殼體罩住，電磁線圈(3)的兩端與電源正、負(fù)級(jí)對(duì)應(yīng) 配合連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:相鄰伸縮基體模塊固接構(gòu)成仿 生伸縮鏈；由仿生伸縮鏈相配合形成仿生伸縮組織，其中，仿生伸作組織中的每個(gè)伸縮基體 模塊的線圈(2)之間相互并聯(lián)或串聯(lián)構(gòu)成該仿生伸縮組織的電源輸入兩端，電源的正負(fù)極 變化會(huì)產(chǎn)生吸引和排斥力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:在柔性連接殼體內(nèi)，由易磁化材 料構(gòu)成的鐵芯前端對(duì)準(zhǔn)另一鐵芯的后部，鐵芯的前后部可相互承插連接，采用圓柱、圓錐、 球面，兩個(gè)鐵芯接觸面可緊密接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:在相鄰兩仿生伸縮鏈當(dāng)中，一仿 生伸縮鏈的伸縮基體模塊相對(duì)于另一仿生伸縮鏈的伸縮基體模塊交錯(cuò)排列。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:金屬導(dǎo)管(I)由易磁化材料構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:柔性連接殼體(3)由不易拉伸 的柔性材料構(gòu)成，也可使用金屬套筒承插的方式承插連接模仿活塞運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:每個(gè)彈性伸縮殼體的拉伸長度 可根據(jù)基本模塊的厚薄和間距決定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:電磁線圈(2)的線芯由低電阻 的導(dǎo)線構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及應(yīng)用于微機(jī)電技術(shù)領(lǐng)域和機(jī)械領(lǐng)域，特別是仿生伸縮組織鏈的運(yùn)動(dòng)機(jī)器人裝置和動(dòng)力裝置。由鐵芯、線圈、柔性連接殼體構(gòu)成仿生伸縮組織鏈，在柔性連接殼體內(nèi)，線圈固接在鐵芯上，柔性連接殼體固接在線圈上，由易磁化材料構(gòu)成的鐵芯前端對(duì)準(zhǔn)另一鐵芯的后部，彈性伸縮殼體的拉伸長度可根據(jù)基本模塊的厚薄和間距決定；纏繞在鐵芯外周壁上的電磁線圈被柔性連接殼體罩住，電磁線圈的兩端與電源正、負(fù)級(jí)對(duì)應(yīng)配合連接。本實(shí)用新型可模仿動(dòng)物肌肉組織伸縮而運(yùn)動(dòng)的功能，使類人機(jī)器人等四肢機(jī)械的活動(dòng)更加靈活和自如。外形尺寸的變化應(yīng)用可用于大型牽引和往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)B25J9/00GK202952264SQ201220692219
公開日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2012年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月15日
發(fā)明者趙德政 申請(qǐng)人:趙德政