主被動式智能仿生肌肉的製作方法
2023-05-04 07:51:46 2
專利名稱：主被動式智能仿生肌肉的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種仿生肌肉，尤其涉及一種能夠模擬人體肌肉生物力學特性，以智能材料為驅動的主被動式智能仿生肌肉。
背景技術：
人體肌肉作為人類運動的驅動裝置，具有很高的功率密度和力重量比。現存的常規驅動器，比如電機、液壓等，因大質量、大體積無法有效的模擬人體肌肉。此外，人體肌肉具有特殊的生物力學特性肌肉在收縮時表現為主動驅動特性，在舒張時則表現為非線性被動彈性特性。現階段國內外研究較多的仿生肌肉主要是氣動人工肌肉。比如美國華盛頓大學利用McKibben氣動肌肉模擬人體肌肉的生物力學特性(Glenn K. Klute, JosephM. Czerniecki and Blake Hannaford, Artificial Muscles Actuators for Biorobotic Systems, The International Journal of Robotics Research,200221 :295)。 然而McKibben氣動肌肉必須攜帶氣源,給實際的驅動應用帶來不便。形狀記憶合金(SMA)作為一種智能材料，是一種新型的驅動元件。SMA具有很多類肌肉特性，比如高功率密度、大輸出力、柔軟性、單向收縮、自感知等功能。此外，SMA驅動簡單，電流加熱即可實現，從而有條件實現基於SMA驅動的仿生肌肉。比如上海交通大學機器人研究所利用多根並聯SMA絲實現了大輸出力、集傳感-驅動於一體的人工肌肉。(Jianjun Zhang, Yuehong Yin, SMA-based bionic integration design ofself-sensor-actuator-structure for artificial skeletal muscle, Sensors andActuators A :Physical, 2012 (181) 94-102)。然而SMA並不能很好的模擬人體肌肉的被動彈性特性，此外，SMA的慢響應速度依舊是制約SMA在仿生肌肉應用上的最大問題。
發明內容
有鑑於現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種主被動式智能仿生肌肉，該仿生肌肉可以較好的模擬人體肌肉的生物力學特性，其中主動驅動特性由並聯的形狀記憶合金絲提供，非線性被動彈性特性由橡膠管和PET網並聯提供。本發明的技術方案如下一種主被動式智能仿生肌肉，包括第一支撐板、第二支撐板、PET網、橡膠管、肌肉支撐體、若干根並聯的形狀記憶合金絲；所述肌肉支撐體位於橡膠管內部，PET網包覆在橡膠管外側，且橡膠管、PET網的兩端分別與第一支撐板、第二支撐板固定；形狀記憶合金絲通過肌肉支撐體與第一支撐板和/或第二支撐板固定；橡膠管的直徑小於肌肉支撐體的最大直徑，且橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。對第一支撐板和第二支撐板向外側施加負載力，在形狀記憶合金絲發生的伸長量到達其伸長狀態的最大彈性形變量之前，橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。當形狀記憶合金絲伸長量繼續增大時，橡膠管和PET網迅速進入張緊狀態，從而有效保護形狀記憶合金絲避免過負載以及模擬人體肌肉的被動拉伸特性。較佳地，所述肌肉支撐體開有若干通孔，所述形狀記憶合金絲穿過該些通孔分別與第一支撐板和/或第二支撐板固定。較佳地，所述主被動式智能仿生肌肉還包括用於進出冷水以冷卻形狀記憶合金絲的冷卻水進水管、冷卻水出水管；所述第一支撐板和第二支撐板上均開有通孔；所述冷卻水進水管、冷卻水出水管分別與第一支撐板和第二支撐板上的通孔密封連接；所述冷卻水進水管、橡膠管、肌肉支撐體上的通孔、冷卻水出水管形成一個供冷水流動的通道。較佳地，所述形狀記憶合金絲為迴轉式；所述形狀記憶合金對摺繞過肌肉支撐體上任意兩個通孔後，其兩個尾端固定在第一支撐板或第二支撐板上。 較佳地，所述若干形狀記憶合金絲至少分為兩組第一組和第二組；每一組至少包括一根迴轉式的形狀記憶合金絲；所述兩組的形狀記憶合金絲的折向相反；第一組的形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第一支撐板固定連接；第二組的形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第二支撐板固定連接。較佳地，所述形狀記憶合金絲為直線狀，其穿過肌肉支撐體上的通孔，且其兩端分別固定第一支撐板和第二支撐板。較佳地，所述肌肉支撐體包括第一肌肉支撐架、第二肌肉支撐架和支撐軸；支撐軸的兩端分別連接第一肌肉支撐架、第二肌肉支撐架；第一肌肉支撐架和第二肌肉支撐架為對稱結構；所述第一肌肉支撐架上開有若干用於流過冷水的通水孔；所述第一肌肉支撐架的直徑大於橡膠管的直徑；所述第一肌肉支撐架和第二肌肉支撐架為絕緣材質。較佳地，形狀記憶合金絲至少分為兩組第一組和第二組；每組至少包括一根迴轉式的形狀記憶合金絲；所述兩組的形狀記憶合金絲的折向相反；第一組的形狀記憶合金絲對摺繞過第二肌肉支撐架上的任意兩個通水孔後，其兩個尾端穿過第一肌肉支撐架的通水孔與第一支撐板固定連接；第二組的形狀記憶合金絲對摺繞過第一肌肉支撐架上的任意兩個通水孔後，其兩個尾端穿過第二肌肉支撐架的通水孔與第二支撐板固定連接。較佳地，還包括導電線、第一仿生肌腱、第二仿生肌腱；所述導電線與所述形狀記憶合金連接；所述第一仿生肌腱、第二仿生肌腱位於所述仿生肌肉的上下側，並分別與第一支撐板、第二支撐板固定。與現有技術相比，本發明的有益效果如下第一，本發明的仿生肌肉通過多根並聯的形狀記憶合金絲、非線性彈性橡膠管以及非線性PET網的並聯，實現了對人體肌肉的主被動生物力學特性模擬。其中主動驅動特性由並聯的形狀記憶合金絲提供，非線性被動彈性特性由橡膠管和PET網並聯提供。特別是通過改變本發明的仿生肌肉的被動元件參數值(橡膠管18的管徑、壁厚以及PET網的密度)，其被動彈性可以較好的模擬人體肌肉的非線性彈性。第二，本發明的仿生肌肉通過引入水冷裝置，實現了形狀記憶合金的快速加熱和冷卻，從而大大提高了形狀記憶合金絲的響應速度。當對形狀記憶合金進行通電時，形狀記憶合金絲可以實現快速加熱收縮。斷電時，對橡膠管內部快速通過冷卻水，可以實現形狀記憶合金絲的快速冷卻伸長。從而大大提高了仿生肌肉的響應速度。第三，本發明中非線性彈性橡膠管和PET網並聯組成的仿生肌肉的被動彈性體其除了在上述第一點的作用外，其在形狀記憶合金絲達到最大變形之前會快速承受外部負載，因此可以避免形狀記憶合金絲的過負載和過拉伸。此外，該被動彈性提還能夠模擬人體肌肉中的的能量存儲功能，從而在外界負載力過大的情況下可以減小形狀記憶合金絲主動收縮時所做的功。第四，本發明採的形狀記憶合金採用迴轉纏繞、多根並聯的形式特殊的連接方式，其能夠滿足採用該形式形狀記憶合金的仿生肌肉的變形量可以達到18%，近似模擬了人體肌肉的大變形特性。
圖I是本發明的仿生肌肉的外部結構圖；圖2是本發明的仿生肌肉的肌肉支撐體的結構圖；圖3是本發明的仿生肌肉的第一支撐板位置處的徑向剖面圖；圖4是圖I中A-A剖面的示意圖；圖5是迴轉式形狀記憶合金絲的形狀示意圖。
具體實施例方式一種主被動式智能仿生肌肉，包括第一支撐板、第二支撐板、PET網、橡膠管、肌肉支撐體、若干根並聯的形狀記憶合金絲；所述肌肉支撐體位於橡膠管內部，PET網包覆在橡膠管外側，且橡膠管、PET網的兩端分別與第一支撐板、第二支撐板固定；形狀記憶合金絲通過肌肉支撐體與第一支撐板和/或第二支撐板固定；橡膠管的直徑小於肌肉支撐體的最大直徑，且橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。對第一支撐板和第二支撐板向外側施加負載力，在形狀記憶合金絲發生的伸長量到達其伸長狀態的最大彈性形變量之前，橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。下方結合附圖和具體實施例對本發明一種主被動式智能仿生肌肉做進一步的描述如圖I所示，本發明的仿生肌肉的外部結構包括PET網4、第一支撐板、第二支撐板
5、冷卻水進水管10、冷卻水出水管9、第一電導線2、第二電導線6、第一仿生肌腱I、第二仿生肌腱7。內部結構包括若干根並聯的形狀記憶合金絲、橡膠管、肌肉支撐體。肌肉支撐體位於橡膠管內部，PET網4包覆在橡膠管外側，且橡膠管、PET網的兩端分別與第一支撐板、第二支撐板固定。肌肉支撐體開有若干通孔，上述形狀記憶合金絲穿過該些通孔分別與第一支撐板和/或第二支撐板固定。其中，第一支撐板和第二支撐板5上均開有通孔；所述冷卻水進水管、冷卻水出水管分別與第一支撐板和第二支撐板上的通孔密封連接；所述冷卻水進水管、橡膠管、肌肉支撐體上的通孔、冷卻水出水管形成一個供冷水流動的通道。第一電導線2、第二電導線6分別與其對應的形狀記憶合金絲連接。第一仿生肌腱I、第二仿生肌腱7分別位於仿生肌肉上下兩側，分別與第一支撐板、第二支撐板5固定連接。二者均呈索狀，本實施例中，二者均由四根長度相同的尼龍絲構成。這裡僅為舉例，本
發明不對仿生肌腱的材料做出限定。本實施例中，採用迴轉式的形狀記憶合金絲，具體的連接方式在後面會詳細交待。這裡的「迴轉式」指的是將一根直線狀的形狀記憶合金做一對摺後對應的形狀，這裡把對摺處的一頭稱為閉合端30，與其對摺處對應的另一頭稱為兩個尾端31、32(參見圖5)。這裡的「並聯」指的是多根對摺後的形狀記憶合金並行設置。具體實施時，也可以採用直線式的形狀記憶合金絲，其穿過肌肉支撐體上的通孔，且其兩端分別固定第一支撐板和第二支撐板。故本發明不對形狀合金絲的形狀作出限定，但採用迴轉式的形狀記憶合金絲能夠達到更好的效果，原因如下由於形狀記憶合金應變量過小(小於10% )，而人體肌肉變形量一般在20%以上，為了增大仿生肌肉的變形量，形狀記憶合金採用迴轉纏繞、多根並聯的形式，實驗中可以發現，採用該形式形狀記憶合金的仿生肌肉的變形量可以達到18 %，近似模擬了人體肌肉的大變形特性。本實施例中，採用4根並聯的迴轉式形狀記憶合金絲作為驅動源，這些形狀記憶合金絲分為兩組(2根為一組)，兩組的形狀記憶合金絲的折向相反。第一組的每一形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第一支撐板固定連接；第二組的每一形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第二支撐板固定連接。這裡選用4根迴轉式形狀記憶合金絲僅為舉例，本發明不對形狀記憶合金絲的根數和組數進行限定。PET網是由聚對苯二甲酸類塑料製作而成的網狀體，具有非線性彈性特性，改變PET網的網格密度可以改變PET網的彈性曲線。橡膠管也具有非線性的彈性特性，改變橡膠管的管徑和壁厚，也可以改變其彈性曲線。這裡通過利用PET網和橡膠管的並聯連接，並通過改變他們的相關參數，來實現仿生肌肉被動彈性的有效模擬。本實施例中，第一支撐板和第二支撐板5的外端面分別與其對應的PET網、橡膠管的外端面在同一平面上。第一支撐板和其對應的PET網和橡膠管的一端通過銅套3過盈配合實現固定連接。第二支撐板5和其對應的PET網4和橡膠管的一端通過銅套22過盈配合實現固定連接。如圖2所示，肌肉支撐體由第一肌肉支撐架11、第二肌肉支撐架14和支撐軸13組成。支撐軸13為鋁合金材質，呈圓柱形。第一肌肉支撐架11、第二肌肉支撐架14為對稱結構，二者均呈輪狀，並由絕緣板組成。以第二肌肉支撐架14為例，說明二者的結構。第二肌肉支撐架14的中心鑽有螺紋孔15，螺紋孔15周圍均勻分布有8個同等大小的通水孔17。第二肌肉支撐架14通過螺紋孔15與支撐軸13螺紋連接。第一肌肉支撐架11的結構同第二肌肉支撐架14，這裡不再贅述。第二肌肉支撐架上的通水孔的數量和大小可以根據實際需要進行確定，本實施例中採用8個孔均勻分布，僅為舉例，本發明不對其進行限定。本實施例中，採用的4根兩組並聯的迴轉式形狀記憶合金絲具體連接如圖2，其中第一組12固定在第一支撐板和第二肌肉支撐架14之間，第二組16固定在第二支撐板5和第一肌肉支撐架11之間。洋見圖2，第一組12的兩根迴轉式形狀記憶合金絲對摺繞過第二肌肉支撐架14上的通水孔後，穿過第一肌肉支撐架11的通水孔與第一支撐板固定連接；即第一組12的每根形狀記憶合金的閉合端固定在第二肌肉支撐架14上的通水孔，其兩個尾端從第一肌肉支撐架11的通水孔中伸出後與第一支撐板固定連接。同理，第二組16的兩根迴轉式形狀記憶合金絲繞過第一肌肉支撐架11後，穿過第二肌肉支撐架14的通水孔與第二支撐板5固定連接。從圖2中，可以看出，兩組迴轉式形狀記憶合金絲是均勻分布並聯的，這樣的形狀 記憶合金絲的形變效果會更好。但以不均勻分布的形式並聯的方式也是可以的，本發明不對其作出限定。形狀記憶合金在原始的不受力的狀態時處於孿晶馬氏體狀態，此時，形狀記憶合金絲長度最短，當受到外部負載後，形狀記憶合金伸長並進入去孿馬氏體狀態。當對其進行電流加熱的時候，形狀記憶合金會發生相變進入奧氏體狀態並實現主動收縮，從而實現了仿生肌肉的主動驅動特性。本實施例中，各形狀記憶合金絲具有相同的長度和直徑。第一支撐板、第二支撐板5為對稱結構，均呈輪狀，這裡僅介紹第一支撐板的結構。圖3是第一支撐板19位置處的徑向剖面圖。第一支撐板19的中間鑽有導水孔21，導水孔周圍均勻排布8個小孔20，其中4個小孔與第一仿生肌腱I連接，另外四個與第一組12的形狀記憶合金絲的尾端通過自製的銅銷8連接。冷卻水進水管10和出水管9分別與第一支撐板19、第二支撐板5的導水孔通過膠水密封連接。同時參見圖3，本實施例中，橡膠管18包覆住第一支撐板19的環狀側面，同時橡膠管18內嵌在PET網4的裡面。第一支撐板19、橡膠管18和PET網4的外端面位於同一平面，三者通過銅套3過盈配合。第二支撐板14與第二仿生肌腱2、第二組16的形狀記憶合金絲的連接關係同第一支撐板19。橡膠管18和PET網4對應第二支撐板5的外端面在同一平面上並與第二支撐板5通過銅套22過盈配合。本實施例中的，第一支撐板19、第二支撐板5不僅用來固定仿生肌腱、形狀記憶合金絲、橡膠管和PET網，還用來實現冷卻水的進入和輸出以及實現電流加熱導線與形狀記憶合金絲的有效連接，故為多功能支撐板。圖4為圖I的A-A剖面的示意圖。橡膠管18包裹在第一肌肉支撐架11外部，PET網4包裹在橡膠管18外側。同時參見圖1，可知，肌肉支撐體位於橡膠管18的內部，而第一支撐板19與橡膠管的端部固定。第一肌肉支撐架11與第一支撐板19之間存在一段間隙。第一肌肉支撐架11同第二肌肉支撐架14結構對稱，這裡不再贅述。這裡還需要說明的是，本實施例中，橡膠管18在徑向鬆弛狀態下直徑小於第一、第二肌肉支撐架11、14的直徑，故圖3和圖4中的非線性彈性橡膠管18表現出來的直徑是不一樣的，圖3對應的直徑為橡膠管18在徑向鬆弛狀態下的直徑，而圖4對應的直徑為橡膠管18被撐大後的直徑。因為PET網4的直徑在不同的剖面也發生了變化，故圖3和圖4中的PET網4對應的直徑也不同。由於橡膠管18在徑向鬆弛狀態下直徑小於第一、第二肌肉支撐架11、14的直徑，因此可以保證橡膠管18與肌肉支撐架11、14的密封配合，從而保證冷卻水自冷卻水進水管10流入肌肉支撐架11、14的通水孔17，從而可以有效冷卻兩組形狀記憶合金絲12、16。此夕卜，由於橡膠管18與肌肉支撐架11、14的密封配合，在仿生肌肉伸縮過程中，發生彈性變形的橡膠管部分僅限於肌肉支撐體以外的部分。同時需要說明的是，橡膠管18位於第一支撐板19和第一肌肉支撐架11之間的部分呈鬆弛狀態，橡膠管18位於第二支撐板5和第二肌肉支撐架14之間的部分呈鬆弛狀態，整個PET網4也處於鬆弛狀態。前述的部分均可以進行有效伸縮。通過改變PET網4的初始長度可以保證仿生肌肉的整體伸縮量以及模擬人體肌肉被動生物力學特性的有效性。外界負載力分別作用在第一仿生肌腱I和第二仿生肌腱7上，並通過仿生肌腱作 用在本發明的仿生肌肉上。在非通電狀態下，仿生肌肉的形狀記憶合金絲組12、16被動地伸長，並進入自身的去孿馬氏體狀態。此時，本發明的仿生骨骼肌處於整體被拉伸的狀態。需要指出，本發明的仿生骨骼肌並不是隨著負載力的增加而無限伸長的。當形狀記憶合金絲12、16發生的伸長量小於其最大可恢復伸長量時，仿生肌肉的被動元件(橡膠管18和PET網4)處於鬆弛狀態；但是當負載力過大的時候，本發明的仿生骨骼肌的形狀記憶合金絲12、16發生的伸長量在即將到達其最大可恢復伸長量(即其伸長狀態的最大彈性形變量)時，仿生肌肉中的被動元件(橡膠管18和PET網4)將受力被拉伸。通過改變本發明的仿生肌肉的被動元件參數值(橡膠管18的管徑、壁厚以及PET網的密度)，其被動彈性可以較好的模擬人體肌肉的非線性彈性，並可以起到承擔負載力和儲能的作用，從而減少作用在形狀記憶合金絲12、16上的拉力。同時，通過將本發明的仿生肌肉的被動元件參數值(橡膠管18的管徑、壁厚以及PET網的密度)調節到合適的數值，就可以實現「當負載力過大的時候，本發明的仿生骨骼肌的形狀記憶合金絲12、16發生的伸長量在即將到達其最大可恢復伸長量(即其伸長狀態的最大彈性形變量)，仿生肌肉中的被動元件(橡膠管18和PET網4)將受力被拉伸。」在通電狀態下，兩組形狀記憶合金絲12、16被加熱，並由於溫度升高而產生主動收縮動作，很好地模仿肌肉的主動驅動特性。本實施例中，第一電導線3連接形狀記憶合金絲組12，為其提供電流；第二電導線6連接形狀記憶合金絲組16，為其提供電流。當給形狀記憶合金絲組12、16提供足夠大的電流的時候，形狀記憶合金絲12、16會在溫度升高到一定溫度時，全部進入奧氏體狀態，此時本發明的仿生肌肉處於最短的狀態。在形狀記憶合金絲12、16收縮過程中，仿生肌肉的被動元件(橡膠管18和PET網4)處於鬆弛狀態，從而不會影響形狀記憶合金絲12、16的力學特性。當對形狀記憶合金進行通電時，由於橡膠管內部的相對密封，形狀記憶合金絲可以實現快速加熱收縮。斷電時，通過冷卻水進水管10、冷卻水出水管9對橡膠管內部快速通過冷卻水，可以實現形狀記憶合金絲的快速冷卻伸長。從而大大提高了仿生肌肉的響應速度。以上洋細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術人員無需創造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域的技術人員依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在由權利要求書所確 定的保護範圍內。
權利要求
1.一種主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，包括第一支撐板、第二支撐板、PET網、橡膠管、肌肉支撐體、若干根並聯的形狀記憶合金絲； 所述肌肉支撐體位於橡膠管內部，PET網包覆在橡膠管外側，且橡膠管、PET網的兩端分別與第一支撐板、第二支撐板固定；形狀記憶合金絲通過肌肉支撐體與第一支撐板和/或第二支撐板固定； 橡膠管的直徑小於肌肉支撐體的最大直徑，且橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。
2.根據權利要求I所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，對第一支撐板和第二支撐板向外側施加負載力，在形狀記憶合金絲發生的伸長量到達其伸長狀態的最大彈性形變量之前，橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。
3.根據權利要求I所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，所述肌肉支撐體開有若干通孔，所述形狀記憶合金絲穿過該些通孔分別與第一支撐板和/或第二支撐板固定。
4.根據權利要求3所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，還包括用於進出冷水以冷卻形狀記憶合金絲的冷卻水進水管、冷卻水出水管；所述第一支撐板和第二支撐板上均開有通孔；所述冷卻水進水管、冷卻水出水管分別與第一支撐板和第二支撐板上的通孔密封連接；所述冷卻水進水管、橡膠管、肌肉支撐體上的通孔、冷卻水出水管形成一個供冷水流動的通道。
5.根據權利要求3所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，所述形狀記憶合金絲為迴轉式；所述形狀記憶合金對摺繞過肌肉支撐體上任意兩個通孔後，其兩個尾端固定在第一支撐板或第二支撐板上。
6.根據權利要求5所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，所述若干形狀記憶合金絲至少分為兩組第一組和第二組；每一組至少包括一根迴轉式的形狀記憶合金絲；所述兩組的形狀記憶合金絲的折向相反； 第一組的形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第一支撐板固定連接； 第二組的形狀記憶合金絲對摺繞過肌肉支撐體上的任意兩個通孔，其兩個尾端與第二支撐板固定連接。
7.根據權利要求3所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，所述形狀記憶合金絲為直線狀，其穿過肌肉支撐體上的通孔，且其兩端分別固定第一支撐板和第二支撐板。
8.根據權利要求4所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，所述肌肉支撐體包括第一肌肉支撐架、第二肌肉支撐架和支撐軸；支撐軸的兩端分別連接第一肌肉支撐架、第二肌肉支撐架；第一肌肉支撐架和第二肌肉支撐架為對稱結構；所述第一肌肉支撐架上開有若干用於流過冷水的通水孔；所述第一肌肉支撐架的直徑大於橡膠管的直徑；所述第一肌肉支撐架和第二肌肉支撐架為絕緣材質。
9.根據權利要求8所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，形狀記憶合金絲至少分為兩組第一組和第二組；每一組至少包括一根迴轉式的形狀記憶合金絲；所述兩組的形狀記憶合金絲的折向相反；第一組的形狀記憶合金絲對摺繞過第二肌肉支撐架上的任意兩個通水孔後，其兩個尾端穿過第一肌肉支撐架的通水孔與第一支撐板固定連接；第二組的形狀記憶合金絲對摺繞過第一肌肉支撐架上的任意兩個通水孔後，其兩個尾端穿過第二肌肉支撐架的通水孔與第二支撐板固定連接。
10.根據權利要求I所述的主被動式智能仿生肌肉，其特徵在於，還包括導電線、第一仿生肌腱、第二仿生肌腱；所述導電線與所述形狀記憶合金絲連接；所述第一仿生肌腱、第二仿生肌腱位於所述仿生肌肉的上下側，並分別與第一支撐板、第二支撐板固定。
全文摘要
本發明公開了一種主被動式智能仿生肌肉，包括第一支撐板、第二支撐板、PET網、橡膠管、肌肉支撐體、若干根並聯的形狀記憶合金絲；所述肌肉支撐體位於橡膠管內部，PET網包覆在橡膠管外側，且橡膠管、PET網的兩端分別與第一支撐板、第二支撐板固定；形狀記憶合金絲通過肌肉支撐體與第一支撐板和/或第二支撐板固定；橡膠管的直徑小於肌肉支撐體的最大直徑，且橡膠管上位於第一支撐板與肌肉支撐體之間的部分以及橡膠管上位於第二支撐板與肌肉支撐體之間的部分呈鬆弛狀態；整個PET網呈鬆弛狀態。與現有技術相比，本發明中的仿生肌肉通過形狀記憶合金絲、橡膠管和PET網的有效組合實現了對人體肌肉主被動生物力學特性的模擬。
文檔編號A61F2/08GK102813563SQ20121030878
公開日2012年12月12日 申請日期2012年8月27日 優先權日2012年8月27日
發明者殷躍紅, 張健軍 申請人:上海交通大學