專利名稱：仿生伸縮組織鏈的制作方法
技術領域：
仿生伸縮組織鏈技術領域[0001]本實用新型涉及應用于微機電技術領域和機械領域，特別是仿生伸縮組織鏈的往 復運動機器人裝置和動力裝置。
背景技術：
[0002]現有諸多動力機械的往復運動主要依靠電動機、發(fā)動機將驅動轉動變成往復運 動，特別在許多工廠中的工業(yè)機器人都依靠電機來驅動，這使得機器人的機械臂的關節(jié)活 動方式受到限制。此外，現有機器人相關的研究只是設法在如何改變類人機器人或其它類 四肢動物機械的行走平衡，控制等相關領域，其仿生程度比較低，類人機器人或其它類四肢 動物機械等行走等活動方式僵硬，也使其靈活性受到限制。發(fā)明內容[0003]本實用新型的目的在于提供仿生伸縮組織鏈，它能夠起到模仿動物肌肉組織伸縮 和運動的功能，充分應用于類人機器人或類其它四肢動物機械技術中，使類人機器人或類 其它四肢動物機械的活動更加靈活和自如。[0004]本實用新型的目的是這樣實現的:仿生伸縮組織鏈，由鐵芯、線圈和柔性連接殼體 構成仿生伸縮組織鏈，單獨的基本模塊是沒有作用的。在柔性連接殼內，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，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、負級對應配合連接。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]本實用新型原理為:在每個仿生伸縮組織鏈中，由纏在鐵芯外壁上的電磁線圈產 生的磁力吸引另一組鐵芯線圈，其仿仿生伸縮組織鏈的結構類似于肌肉細胞的伸縮功能， 模仿肌肉纖維伸縮的原理，使每個仿生伸縮組織鏈集群同時協(xié)作而往復伸縮組成仿生伸縮 肌肉組織，可應用在類人機器人或其它類四肢動物機械技術領域當中。本實用新型能夠起 到模仿動物肌肉組織伸縮而運動的功能，充分應用于類人機器人或類其它四肢動物機械技 術中，使類人機器人或類其它四肢動物機械的活動更加靈活和自如。[0006]
[0007]圖1是本實用新型仿生伸縮組織鏈的基本模塊。[0008]圖2是本實用新型仿生伸縮組織鏈處于伸展狀態(tài)的剖視結構示意圖；[0009]圖3是本實用新型仿生伸縮組織鏈處于收縮狀態(tài)的剖視結構示意圖；[0010]圖4是本實用新型由伸縮基體單元連接構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構示意圖。[0011]具體實施方式
[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、負級對應配合連接。[0013]每個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基體模塊 的后端對應連接構成仿生伸縮組織鏈；當線圈2通電時產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伸縮基體模塊其線圈2之間相互并聯或串聯構 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，電流方向同向時模塊 相互吸引，仿生伸縮組織鏈收縮。電流方向反向時相互排斥，仿生伸縮組織鏈伸展。在相鄰 兩個仿生伸縮組織鏈中，一仿生伸縮鏈的基體模塊相對于另一仿生伸縮鏈的伸縮基體模塊 交錯排列，并可通過柔韌性好的人造仿生軟體材料相連接，使之結構更緊湊，相互不離散。[0014]鐵芯I由易磁化的金屬材料構成，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成、也可使用金屬套筒承插的方式承插連接模仿活塞運動。[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狀態(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 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，本實用新型結合仿生技術、機械、電磁、電子控制、潤滑結構等相關方面 領域的發(fā)展現狀，結構簡單、容易制造、并且容易標準化，利用現代高新微機電和微加工技 術，最終能做成微米級以下的尺寸，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，就會形成總長度超過25%的機械運動行程，將這些機械式仿生 伸縮組織附著在如類人機器人或其它類四肢動物機械的鉸接的金屬骨骼或金屬骨架上，就 可以使上述類人機器人或其它類四肢動物機械更加靈活自如。[0017]當多股仿生伸縮組織鏈附著在鉸接的機械臂上時，仿生伸縮組織鏈電磁線圈兩端 同電源連接，電流的大小會產生磁場，磁場使基本模塊相互吸引移動，使彈性柔性殼體3產 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動作后釋放電 流，仿生伸縮組織鏈將復原，如有其他外力不能復原，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，因為機械臂在其中承擔杠桿的作用。如圖2和圖3為伸展和收 縮的狀態(tài)。[0018]本實用新型通過電流的控制實現各種運動，即便是有個別伸縮基體單元出現故 障，也不會影響整體動作和運動。通過電信號對電流的控制類似對神經刺激的響應，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連接或部分串聯連接。 每股仿生伸縮組織只須改變其長度就能夠準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，仿生伸縮組織表現出比例恒定的屬性:對于各 種尺寸大小的仿生伸縮組織，其機理都一樣，相同的仿生伸縮組織，如果其仿仿生伸縮組織 鏈的數量能大幅增加，將賦予機械臂非常大的伸縮力量。因此，對于難以制作以電動馬達驅 動的機械，本實用新型可作為一種革新的微機電組織大范圍應用于各種生產技術領域。在 模塊非常薄的厚度和直徑很大的應用中可實現大行程位移，和大功率牽引。
權利要求1.仿生伸縮組織鏈，其特征是:鐵芯(I)和線圈(2)構成伸縮基體模塊，由柔性連接殼 體(3)連接構成仿生伸縮組織鏈，在柔性連接殼體內，線圈(2)固接在鐵芯(I)上，柔性連 接殼體(3)固接在線圈上，由易磁化材料構成的鐵芯(I)前部對準另一鐵芯的后部，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、負級對應 配合連接。
2.根據權利要求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伸縮基體 模塊的線圈(2)之間相互并聯或串聯構成該仿生伸縮組織的電源輸入兩端，電源的正負極 變化會產生吸引和排斥力。
3.根據權利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:在柔性連接殼體內，由易磁化材 料構成的鐵芯前端對準另一鐵芯的后部，鐵芯的前后部可相互承插連接，采用圓柱、圓錐、 球面，兩個鐵芯接觸面可緊密接觸。
4.根據權利要求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中，一仿 生伸縮鏈的伸縮基體模塊相對于另一仿生伸縮鏈的伸縮基體模塊交錯排列。
5.根據權利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:金屬導管(I)由易磁化材料構成。
6.根據權利要求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 的柔性材料構成，也可使用金屬套筒承插的方式承插連接模仿活塞運動。
7.根據權利要求1所述的仿生伸縮組織鏈，其特征是:每個彈性伸縮殼體的拉伸長度 可根據基本模塊的厚薄和間距決定。
8.根據權利要求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 的導線構成。
專利摘要本實用新型涉及應用于微機電技術領域和機械領域，特別是仿生伸縮組織鏈的運動機器人裝置和動力裝置。由鐵芯、線圈、柔性連接殼體構成仿生伸縮組織鏈，在柔性連接殼體內，線圈固接在鐵芯上，柔性連接殼體固接在線圈上，由易磁化材料構成的鐵芯前端對準另一鐵芯的后部，彈性伸縮殼體的拉伸長度可根據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、負級對應配合連接。本實用新型可模仿動物肌肉組織伸縮而運動的功能，使類人機器人等四肢機械的活動更加靈活和自如。外形尺寸的變化應用可用于大型牽引和往復運動的機械運動。
文檔編號B25J9/00GK202952264SQ201220692219
公開日2013年5月29日 申請日期2012年12月15日 優(yōu)先權日2012年12月15日
發(fā)明者趙德政 申請人:趙德政