本發(fā)明涉及仿生肌肉領(lǐng)域，具體涉及一種氣動肌肉及其實現(xiàn)的驅(qū)動機構(gòu)。

背景技術(shù)：
隨著醫(yī)學(xué)臨床對于降低手術(shù)風(fēng)險、減少手術(shù)時間的迫切需求，以及患者對于小創(chuàng)口、輕痛感、快速的預(yù)后能力的急切需要，微創(chuàng)手術(shù)作為近年來快速發(fā)展的一種新手術(shù)模式而得到普遍的關(guān)注，并已然逐漸演變?yōu)榕R床中最常用的一種手術(shù)方式。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，臨床微創(chuàng)術(shù)的發(fā)展必將走向更加便捷和更加多元化的方向，包括臨床的可靠性、兼容性、柔性等多個發(fā)展趨勢。為適應(yīng)柔性的需求，現(xiàn)有技術(shù)中存在了較多的柔性驅(qū)動器，譬如氣動肌肉，相對于剛性驅(qū)動器(例如電機)，柔性驅(qū)動器具有更好的柔順性。以氣動肌肉為例，氣動肌肉(PneumaticArtificialMuscle，PAM)作為一種新型仿生驅(qū)動裝置，主要由充氣彈性橡膠管和起約束彈性橡膠管軸向膨脹變形的外部編織網(wǎng)構(gòu)成，由于編織網(wǎng)具有極低的延展性，所以縱向收縮會對連接負(fù)載產(chǎn)生驅(qū)動力。氣動肌肉主要優(yōu)點在于工作方式、響應(yīng)時間、伸縮范圍與生物肌肉較為相似，其非線性特性與人體骨骼肌相近，并且具備電機等驅(qū)動器不具備的柔順性，其功率重量比大、無污染、無滑動、易于小型化。其作為一種高效驅(qū)動器使用，不僅能夠產(chǎn)生足夠大的力，同時還可以具有很好的柔順性，使得被驅(qū)動裝置具有環(huán)境友好特性。然而，在采用氣動肌肉作為驅(qū)動器時，其相對于傳統(tǒng)的驅(qū)動方式，具有較強的遲滯性，呈現(xiàn)爬行蠕變現(xiàn)象。這會導(dǎo)致難以準(zhǔn)確建立氣動肌肉的數(shù)學(xué)模型，從而，對氣動肌肉位置控制精度造成了一定程度上的影響。為此，也有相關(guān)機構(gòu)對減小氣動肌肉遲滯性做了研究，然而效果并不明顯。因此，如何減少氣動肌肉的遲滯性成為亟待解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于減少氣動肌肉的遲滯性。為此，根據(jù)第一方面，本發(fā)明實施例公開了一種氣動肌肉，包括：氣動肌肉本體，具有軸向的空腔，用于充/放壓縮氣體，以沿氣動肌肉本體軸向提供拉力；第一密封件和第二密封件，分別設(shè)置在氣動肌肉本體軸向的兩端，以密封氣動肌肉本體的空腔；第一密封件具有連通氣動肌肉本體的空腔的充/放氣孔；氣動肌肉本體包括：具有軸向空腔的彈性軟管；編織網(wǎng)管，包裹在彈性軟管的外層，用于約束彈性軟管軸向變形；編織網(wǎng)管包括：交錯編織的多根潤滑管；多根潤滑管的每根潤滑管內(nèi)分別一一套入約束絲。優(yōu)選地，多根潤滑管以嵌入的方式包裹在彈性軟管的外層。優(yōu)選地，多根潤滑管的每根潤滑管與套入其中的約束絲之間還包括潤滑劑。優(yōu)選地，潤滑劑為石墨。優(yōu)選地，彈性軟管由橡膠制備。優(yōu)選地，多根潤滑管與彈性軟管的材質(zhì)相同。優(yōu)選地，金屬絲為形狀記憶合金絲或者纖維絲。根據(jù)第二方面，本發(fā)明實施例公開了一種氣動肌肉驅(qū)動機構(gòu)，包括：傳動機構(gòu)，用于向執(zhí)行機構(gòu)傳送其獲得的驅(qū)動力；至少一根上述的氣動肌肉，第一密封件和/或第二密封件連接至傳動機構(gòu)，用于向傳動機構(gòu)提供沿氣動肌肉本體軸向的拉力。本發(fā)明技術(shù)方案，具有如下優(yōu)點：本發(fā)明實施例提供的氣動肌肉及其實現(xiàn)的驅(qū)動機構(gòu)，由于用于約束彈性軟管的編織網(wǎng)管采用多根潤滑管編織而成，在每根潤滑管內(nèi)分別套入約束絲，從而，使得約束絲兩兩交錯處非直接接觸，在彈性軟管發(fā)生形變時，約束絲潤滑管內(nèi)滾動，相對于約束絲之間直接接觸以及約束絲與彈性軟管之間的靜摩擦，減小了摩擦因素，繼而，減小了氣動肌肉本體在發(fā)生形變時，交錯處的摩擦力，繼而，能夠減少氣動肌肉由于其本體摩擦力所導(dǎo)致的遲滯性。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)提高氣動肌肉數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確度，提高氣動肌肉位置控制的精度。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，每根約束絲與其對應(yīng)的潤滑管之間包括潤滑劑，從而能夠進一步減小編織網(wǎng)管交錯處的摩擦力。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氣動肌肉的一種結(jié)構(gòu)示意簡圖；圖2為本實施例中氣動肌肉的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實施例中一種氣動肌肉本體軸向剖面示意圖；圖4為本實施例中一種氣動肌肉徑向剖面示意圖；圖5為本實施例中金屬絲套入潤滑管中的示意圖；圖6為本實施例中一種氣動肌肉驅(qū)動機構(gòu)示例示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。術(shù)語“第一”、“第二”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。此外，下文所描述的本發(fā)明不同實施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，首先對本實施例技術(shù)方案的構(gòu)思進行說明。請參考圖1，為一種氣動肌肉結(jié)構(gòu)示意簡圖，通常，氣動肌肉本體由彈性軟管(例如橡膠管)和包裹其外層的編織網(wǎng)管構(gòu)成，編織網(wǎng)管由多根金屬絲121(例如形狀記憶合金絲，也可以是纖維絲)交錯編織而成，金屬絲121在交錯編織后會形成交叉的多個交錯處A。雖然氣動肌肉在充/放氣過程中對執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生的是軸向的壓力或拉力，但是，由于彈性軟管具有一定的彈性，在充/放氣過程中，彈性軟管會發(fā)生形變，該形變體現(xiàn)在彈性軟管(亦為氣動肌肉本體)的徑向，由此，對交錯處的金屬絲之間形成不同程度的壓力，并形成摩擦力。由于充/放氣過程彈性軟管的形變有差異，導(dǎo)致交錯處在充/放氣過程中的摩擦力大小不同，使得氣動肌肉在充/放氣過程中具有一定的遲滯性，并且該遲滯程度與彈性軟管的形變成非線性關(guān)系，難以準(zhǔn)確建立數(shù)學(xué)模型。本實施例基于上述摩擦力導(dǎo)致了氣動肌肉遲滯性的發(fā)現(xiàn)，形成了本發(fā)明技術(shù)方案的構(gòu)思，即通過減少編織網(wǎng)交錯處摩擦力的方式來減少氣動肌肉的遲滯性。為此，本實施例公開了一種氣動肌肉，請參考圖2，為本實施例氣動肌肉的一種結(jié)構(gòu)示意圖，該氣動肌肉包括：氣動肌肉本體1、第一密封件21和第二密封件22，其中：氣動肌肉本體1具有軸向的空腔，用于充/放壓縮氣體，以沿氣動肌肉本體1軸向提供拉力。在具體實施例中，當(dāng)氣動肌肉本體1的空腔內(nèi)注入壓縮氣體(例如壓縮空氣)時，氣動肌肉本體1會沿軸向收縮，從而對外界形成拉力；當(dāng)氣動肌肉本體1空腔內(nèi)的壓縮氣體排出時，氣動肌肉本體1會沿軸向歸位，從而對外界形成的拉力會逐漸減小直至為零。第一密封件21和第二密封件22分別設(shè)置在氣動肌肉本體1軸向的兩端，以密封氣動肌肉本體1的空腔。在具體實施例中，第一密封件21具有連通氣動肌肉本體1的空腔的充/放氣孔210，通過該充/放氣孔210可以連接至壓縮氣源，以實現(xiàn)對氣動肌肉本體1進行充/放氣過程。請參考圖3和圖4，其中，圖3為本實施例氣動肌肉本體軸向剖面示意圖，圖4為本實施例氣動肌肉徑向剖面示意圖，下文結(jié)合圖2、圖3和圖4予以說明，在本實施例中，氣動肌肉本體1包括：彈性軟管11和編織網(wǎng)管12，其中：彈性軟管11具有軸向空腔，用于為壓縮氣體提供接收場所。在本實施例中，彈性軟管11可以采用橡膠制備。編織網(wǎng)管12編織網(wǎng)管12包裹在彈性軟管11的外層，編織網(wǎng)管12用于約束彈性軟管11軸向變形。本實施例中，編織網(wǎng)管12包括：交錯編織的多根潤滑管(圖2-4中未示出)，在優(yōu)選的實施例中，交錯編織的多根潤滑管可以以嵌入的方式包裹在彈性軟管11的外層。請參考圖5，每根潤滑管122內(nèi)分別一一套入約束絲121。而后，分別套入約束絲121之后的各潤滑管122交錯編織形成編織網(wǎng)管12。由此，通過將用于編織形成編織網(wǎng)的金屬絲121分別套入潤滑管122內(nèi)，對潤滑管進行編織，使得交錯處約束絲121之間不再直接接觸，從而，能夠減小約束絲121之間的摩擦力。當(dāng)然，在其它實施例中，也可以先對各潤滑管122交錯編織形成編織網(wǎng)管12，而后在各潤滑管122分別套入約束絲121。在具體實施例中，潤滑管122可以優(yōu)選采用橡膠制備；在其它實施例中，潤滑管可以采用與彈性軟管11相近或相同的材料制備，從而利于編織網(wǎng)管12與彈性軟管11的貼合，減少相互脫層的概率。在具體實施例中，約束絲121可以是金屬絲例如形狀記憶合金絲，也可以是纖維絲，本實施例中，約束絲121應(yīng)當(dāng)優(yōu)選采用彈性系數(shù)大(即軸向延展性低)的材料制備。為了減少因潤滑管122和套入其中的約束絲121之間接觸的摩擦力，在優(yōu)選的實施例中，每根潤滑管122與其套入的約束絲121之間還包括潤滑劑，該潤滑劑優(yōu)選為石墨，當(dāng)然，在其它實施例中，該潤滑劑也可以是其它能夠減小潤滑管122和約束絲121之間摩擦因數(shù)的物質(zhì)。本實施例還公開了一種氣動肌肉驅(qū)動機構(gòu)，包括：傳動機構(gòu)和至少一根上述實施例公開的氣動肌肉，其中，傳動機構(gòu)用于向待驅(qū)動的執(zhí)行機構(gòu)傳送其獲得的驅(qū)動力，通常，該驅(qū)動力沿氣動肌肉的軸向提供，傳動機構(gòu)可以根據(jù)其自身的機構(gòu)設(shè)計，基于力矩來實現(xiàn)驅(qū)動力的變向；氣動肌肉的第一密封件和/或第二密封件連接至傳動機構(gòu)，用于向傳動機構(gòu)提供沿氣動肌肉本體軸向的拉力。為便于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，作為例子，請參考圖6，為本實施例公開的一種氣動肌肉驅(qū)動機構(gòu)示意，該氣動肌肉驅(qū)動機構(gòu)包括：左側(cè)氣動肌肉100L、右側(cè)氣動肌肉100R以及由轉(zhuǎn)動副200和傳動板300構(gòu)成的傳動機構(gòu)，左、右側(cè)氣動肌肉的第一密封件(也可以是第二密封件)或者第二密封件(也可以是第一密封件)分別置于轉(zhuǎn)動副200的兩側(cè)，第二密封件(也可以是第一密封件)或者第一密封件(也可以是第二密封件)分別設(shè)置在傳動板300上。當(dāng)左側(cè)氣動肌肉100L充氣收縮，右側(cè)氣動肌肉100R放氣拉伸時，傳動板300會繞轉(zhuǎn)動副200逆時針轉(zhuǎn)動，從而，傳動板300對外界的執(zhí)行機構(gòu)提供了逆時針方向力矩。需要說明的是，本實施例無法窮舉基于氣動肌肉實現(xiàn)的驅(qū)動機構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于上述氣動肌肉結(jié)構(gòu)及其提供力的方向來實現(xiàn)各種驅(qū)動機構(gòu)，例如可以根據(jù)需要增加或減少氣動肌肉的數(shù)量，也可以變換傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)。在采用上述實施例公開的氣動肌肉作為驅(qū)動機構(gòu)的動力源時，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。本發(fā)明實施例提供的氣動肌肉及其實現(xiàn)的驅(qū)動機構(gòu)，由于用于約束彈性軟管的編織網(wǎng)管采用多根潤滑管編織而成，在每根潤滑管內(nèi)分別套入約束絲，使得約束絲兩兩交錯處非直接接觸。在彈性軟管發(fā)生形變時，約束絲潤滑管內(nèi)滾動，相對于約束絲之間直接接觸以及約束絲與彈性軟管之間的靜摩擦，減小了摩擦因素，從而，減小了氣動肌肉本體在發(fā)生形變時，交錯處的摩擦力，繼而，能夠減少氣動肌肉由于其本體摩擦力所導(dǎo)致的遲滯性。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)提高氣動肌肉數(shù)學(xué)模型的準(zhǔn)確度，提高氣動肌肉位置控制的精度。在優(yōu)選的實施例中，每根約束絲與其對應(yīng)的潤滑管之間包括潤滑劑，從而能夠進一步減小編織網(wǎng)管交錯處的摩擦力。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護范圍之中。以上應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明進行闡述，只是用于幫助理解本發(fā)明，并不用以限制本發(fā)明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，還可以做出若干簡單推演、變形或替換。