本發(fā)明涉及機器人、康復(fù)醫(yī)療器械、特種作業(yè)機械手以及自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域應(yīng)用的驅(qū)動人工肌肉，特別是一種兩端開口軟接頭的人工肌肉。

背景技術(shù)：

人工肌肉具有輸出力與質(zhì)量比大在醫(yī)療康復(fù)器械以及機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動中，人工肌肉得到廣泛應(yīng)用。人工肌肉內(nèi)部充入一定壓力的氣體后，軸向收縮，徑向膨脹，產(chǎn)生收縮力。傳統(tǒng)人工肌肉包括三部分，兩端的接頭，內(nèi)部橡膠管和外邊的編織網(wǎng)。人工肌肉接頭部分的連接主要依靠接頭與編織網(wǎng)以及橡膠管的摩擦力?，F(xiàn)有人工肌肉多數(shù)為單開口，即只有一個接頭是作為通氣的部分，另一個接頭主要用來密封和連接外部負(fù)載。因此，人工肌肉內(nèi)部就有一部分氣體不流通，當(dāng)人工肌肉長時間做往復(fù)運動時，該部分氣體的溫度會逐漸升高，這嚴(yán)重影響了人工肌肉的使用壽命。本發(fā)明中，兩端都開口，通過控制兩端的壓力差來實現(xiàn)控制人工肌肉的內(nèi)部壓強，這樣不僅可以精確的控制壓強還可以實現(xiàn)內(nèi)部氣體的流通，防止溫度過高影響肌肉的壽命。

隨著可穿戴式醫(yī)療器械的發(fā)展，軟體醫(yī)療器械已成為一個熱門。人工肌肉是醫(yī)療器械上的驅(qū)動單元。雙開口軟接頭人工肌肉不僅實現(xiàn)全軟結(jié)構(gòu)，還能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)部流體循環(huán)使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

技術(shù)問題：本發(fā)明提供一種兩端都是開口，連接更加柔順、不易損壞，可實現(xiàn)肌肉與驅(qū)動對象柔性連接的雙開口軟接頭人工肌肉。

技術(shù)方案：本發(fā)明的雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉，包括內(nèi)層膠管、沿軸向設(shè)置在所述內(nèi)層膠管外側(cè)的編織網(wǎng)、位于編織網(wǎng)兩端并與之一體的端部固定線、在兩端橫向約束編織網(wǎng)的密封端壓緊線，所述的編織網(wǎng)包裹內(nèi)層膠管中部，內(nèi)層膠管兩端沒有被編織網(wǎng)包裹的部分，則用外部承壓緊密線緊密纏繞，組成承壓導(dǎo)液管，密封端壓緊線鄰近端部固定線設(shè)置，纏繞在編織網(wǎng)外側(cè)，將其約束在內(nèi)層硅膠管上。

進一步的，本發(fā)明中所述編織網(wǎng)為硬質(zhì)材料制成。

進一步的，本發(fā)明中所述編織網(wǎng)為軟質(zhì)材料制成，內(nèi)層膠管外側(cè)設(shè)置有外層膠管，編織網(wǎng)布設(shè)在內(nèi)層膠管與外層膠管之間。

進一步的，本發(fā)明中所述外層膠管與內(nèi)層膠管為整體制作而成，編織網(wǎng)嵌入到其中。

進一步的，本發(fā)明中所述編織網(wǎng)與兩端的端部固定線由一根纖維編織為一體。

進一步的，本發(fā)明中所述端部固定線均是由纖維折返形成的U形線。

本發(fā)明中，兩端開口內(nèi)層膠管、部分包裹所述內(nèi)層膠管外側(cè)的編織網(wǎng)。設(shè)置所述編織網(wǎng)部的外層膠管的兩端分別于編織網(wǎng)的兩端對齊。所述兩端固定線和編織網(wǎng)是有一根纖維或者多根纖維編織而成，兩端固定線分別從外層膠管端部起始，位于內(nèi)層膠管兩端并與編織網(wǎng)一體的固定線是由編織網(wǎng)的纖維折返形成的U形線。所述編織網(wǎng)位于內(nèi)層硅膠管的兩端之間，包裹在內(nèi)層膠管外側(cè)，內(nèi)層膠管沒有被編織網(wǎng)包裹的部分，則用外部承壓緊密線緊密纏繞，位于內(nèi)層膠管兩端并纏繞在外層膠管外側(cè)的壓緊線是從外層膠管端部起往外層膠管中部方向緊密纏繞。工作時，充入液壓或氣壓的，控制兩端的壓強，使中間部分產(chǎn)生壓強差，彈性膠管與高強度編織網(wǎng)隨之發(fā)生變形，使雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉的直徑增大，長度縮短，進而對兩端固定線連接的驅(qū)動對象產(chǎn)生拉力作用。編織網(wǎng)能徑向膨脹，外部承壓緊密線部分不能夠膨脹。中間層的編織網(wǎng)、端部固定線、端部壓緊線以及外部承壓緊密線是一個整體。兩端的固定線、兩端壓緊線以及編織網(wǎng)構(gòu)成軟接頭，與外部驅(qū)動對象相連接。

本發(fā)明的雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉是將傳統(tǒng)的單開口人工肌肉改變?yōu)椴捎密浗宇^的雙開口人工肌肉，設(shè)計成由編織網(wǎng)纖維以及壓緊線組成的具有兩個開口結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)只包含編織網(wǎng)纖維和膠管，不需要添加其他材料，可以得到了真正的軟體驅(qū)動單元，并且不會產(chǎn)生溫度驟升現(xiàn)象。

本發(fā)明工作時，兩端固定線用于連接驅(qū)動對象，外部承壓緊密線纏繞壓緊內(nèi)層膠管兩端，構(gòu)成承壓導(dǎo)液管，內(nèi)層膠管的兩個開口分別連接有壓力控制閥，精確控制肌肉內(nèi)部的壓力差，使肌肉內(nèi)部達(dá)到一定的壓力。當(dāng)肌肉內(nèi)部達(dá)到一壓力時，彈性膠管與高強度編織網(wǎng)發(fā)生變形，使軟接頭人工肌肉的直徑增大，長度方向縮短，進而對兩端的固定線連接的驅(qū)動對象產(chǎn)生拉力作用。編織網(wǎng)夾在內(nèi)層膠管與外層膠管之間，與內(nèi)層膠管以及外層膠管同步變形。內(nèi)層膠管把一定壓力的氣體封閉在內(nèi)部。中間層的編織網(wǎng)、兩端的固定線、兩端壓緊線以及外部承壓緊密線是一個整體。兩端的固定線與編織網(wǎng)構(gòu)成軟接頭，與外部驅(qū)動對象相連接。編織網(wǎng)與外部承壓緊密線構(gòu)成徑向剛度不同的兩部分，編織網(wǎng)能徑向膨脹，外部承壓緊密線部分不能夠膨脹，兩端固定線形成的U形線。

具體原理與作用是：兩端壓緊線作為膠管與編織網(wǎng)的固定端，兩端固定線以及編織網(wǎng)是一整體，承壓管的末端連接有壓力控制閥，當(dāng)肌肉內(nèi)部通入一定壓力的液體話或氣體時，通過調(diào)整壓力閥時肌肉內(nèi)部保持一定的壓力，在內(nèi)部壓力作用下，編織網(wǎng)膨脹，產(chǎn)生拉力，傳遞到兩端固定線上來，對驅(qū)動對象產(chǎn)生拉力。因此，兩端固定線、兩端壓緊線以及編織網(wǎng)構(gòu)成了軟接頭，替代了傳統(tǒng)的金屬接頭。內(nèi)層膠管的兩端伸出，并在伸出部分的外層緊密纏繞高強度線，用于承載承壓導(dǎo)液管或?qū)夤軆?nèi)部的壓力，該部分最終連接到壓力控制閥上。外層膠管用于支撐并保護編織網(wǎng)，防止其脫落。軟接頭人工肌肉避免了運動過程中與人體的磕碰，因此，雙開口編織網(wǎng)型人工肌肉能夠更好的實現(xiàn)壓力的控制，而且實現(xiàn)了肌肉內(nèi)部氣體的流通，并且能夠與人體更好的契合。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、相對于傳統(tǒng)McKibben人工肌肉，雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉具有兩個開口，傳統(tǒng)的人工肌肉只有一個口，這樣人工肌肉內(nèi)部就會有以部分氣體不流動，當(dāng)人工肌肉長時間工作時，該部分的溫度會逐漸升高，嚴(yán)重影響了人工肌肉的使用壽命，因此，本發(fā)明中的雙開口編織網(wǎng)型人工肌肉具有兩個口，實現(xiàn)了肌肉內(nèi)部氣體的完全流通，溫度上升的速度明顯減慢，有利于提高肌肉的使用壽命。

2、傳統(tǒng)McKibben人工肌肉接頭部位是靠高壓扣件扣壓或者螺紋壓緊方式，力通過接頭與編織網(wǎng)以及膠管之間的摩擦力來傳遞，而本發(fā)明中，將編織網(wǎng)兩端直接引出，形成U形連接線，用來承載外部力。

3、傳統(tǒng)McKibben人工肌肉由于接頭的限制，至少要包含三種材料，即接頭部分的材料、編織網(wǎng)纖維、膠管，而雙開口編織網(wǎng)型人工肌肉只包含纖維和膠管這兩種材料。

4、傳統(tǒng)McKibben人工肌肉承壓管道采用的是外部高壓管，而本發(fā)明中，采用的是將膠管外層緊密纏繞纖維，改變了該部分的剛度，可以實現(xiàn)由軟膠管與纖維線組成的高壓管道，并且該部分與肌肉是一個整體，減少了連接部件。

5、傳統(tǒng)McKibben人工肌肉接頭部分主要是硬質(zhì)材料，當(dāng)在穿戴式醫(yī)療設(shè)備中，會與人體發(fā)生磕碰或造成不適，本發(fā)明中，雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉采用纖維線組成的軟接頭，能夠與人體更加契合，不會產(chǎn)生磕碰現(xiàn)象。

6、傳統(tǒng)McKibben人工肌肉主要應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備或者機器人中，材料多采用的是工業(yè)級，為了更好的應(yīng)用于醫(yī)療器械設(shè)備中，本發(fā)明采用的是食品級，無毒無味，通過FDA食品級認(rèn)證的材料。

附圖說明

圖1a是雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉結(jié)構(gòu)的收縮狀態(tài)示意圖，圖1b是自然狀態(tài)示意圖。

圖中有：1.外部承壓緊密線、2.端部固定線、3.外層膠管、4.編織網(wǎng)、5.內(nèi)層膠管、6.端部壓緊線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明進行進一步的描述。

如圖1所示，一種雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉，包括內(nèi)層膠管5、沿軸向設(shè)置在所述內(nèi)層膠管5外側(cè)的編織網(wǎng)4、位于內(nèi)層膠管5兩端并與編織網(wǎng)4一體的端部固定線2，所述的編織網(wǎng)4包裹內(nèi)層膠管5位于兩端之間的部分，內(nèi)層膠管5沒有被編織網(wǎng)4包裹的部分，則用外部承壓緊密線1緊密纏繞，組成承壓導(dǎo)液管，內(nèi)層膠管5上臨近端固定線2的外部纏繞有密封端壓緊線6。所述編織網(wǎng)4為硬質(zhì)材料制成。所述編織網(wǎng)4為軟質(zhì)材料制成，內(nèi)層膠管5外側(cè)設(shè)置有外層膠管3，編織網(wǎng)4布設(shè)在內(nèi)層膠管5與外層膠管3之間。所述外層膠管3與內(nèi)層膠管5為整體制作而成，編織網(wǎng)2嵌入到其中。所述兩端固定線2和編織網(wǎng)4由一根纖維編織為一體。所述兩端的端部固定線2均是由纖維折返形成的U形線。

編織網(wǎng)與外部承壓緊密線構(gòu)成的承壓管的徑向剛度不同，編織網(wǎng)能徑向膨脹，兩端外部承壓緊密線部分不能夠膨脹。這樣，控制兩端的壓強控制閥，使肌肉內(nèi)部保持一定的壓強時，，承壓管不會發(fā)生變形，可作為承壓導(dǎo)液管或?qū)夤?，輸送液體或者氣體進入到肌肉的編織網(wǎng)部分，在內(nèi)部壓力的作用下，肌肉徑向發(fā)生膨脹，軸向縮短。圖1a是雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉結(jié)構(gòu)的收縮狀態(tài)示意圖，圖1b是自然狀態(tài)示意圖。

本發(fā)明的雙開口編織網(wǎng)型軟接頭人工肌肉，兩端固定線2、編織網(wǎng)4、兩端壓緊線6、外部承壓緊密線1使用的都是高強度線。與以往人工肌肉采用的高壓扣壓或者螺紋壓緊的接頭相比，本發(fā)明中間層的編織網(wǎng)2和封閉端固定線1、導(dǎo)液端固定線8以及導(dǎo)液端壓緊線4、封閉端壓緊線6構(gòu)成軟接頭，實現(xiàn)全軟接頭。傳統(tǒng)單開口人工肌肉內(nèi)部有一部分氣體不流通，導(dǎo)致內(nèi)部溫度上升速度很快，本發(fā)明中，采用的是雙開口結(jié)構(gòu)，內(nèi)部氣體完全流通起來，大大降低了溫度上升的速度。

本發(fā)明工作時，兩端壓緊線作為膠管與編織網(wǎng)的固定端，兩端固定線以及編織網(wǎng)是一整體，承壓管的末端連接有壓力控制閥，當(dāng)肌肉內(nèi)部通入一定壓力的液體話或氣體時，通過調(diào)整壓力閥時肌肉內(nèi)部保持一定的壓力，在內(nèi)部壓力作用下，編織網(wǎng)膨脹，產(chǎn)生拉力，傳遞到兩端固定線上來，對驅(qū)動對象產(chǎn)生拉力。因此，兩端固定線、兩端壓緊線以及編織網(wǎng)構(gòu)成了軟接頭，替代了傳統(tǒng)的金屬接頭。內(nèi)層膠管的兩端伸出，并在伸出部分的外層緊密纏繞高強度線，用于承載承壓導(dǎo)液管或?qū)夤軆?nèi)部的壓力，該部分最終連接到壓力控制閥上。外層膠管用于支撐并保護編織網(wǎng)，防止其脫落。軟接頭人工肌肉避免了運動過程中與人體的磕碰，因此，雙開口編織網(wǎng)型人工肌肉能夠更好的實現(xiàn)壓力的控制，而且實現(xiàn)了肌肉內(nèi)部氣體的流通，并且能夠與人體更好的契合。

上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權(quán)利要求進行改進和等同替換后的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。