专利名称：电磁肌肉动力装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电磁动力装置，具体是一种通过改变电磁铁中电流方向使相邻电磁铁之间产生的吸力或斥力输出动力的装置，主要用于作仿生物的动力装置，如机器人肢体动作和扑翼飞机的翅膀扑动的动力。
背景技术：
随着科学技术的发展，目前国内外对机器人的研究进展很快，其主要动力是由电动机驱动，虽然电动机机械性能好，但随机性能差，虽经各种机械传动，但要想让机器人的肢体像人的肢体那样灵活运动还很难实现。人的肢体活动很复杂，单轴关节可做屈、伸运动，双轴关节可做屈、伸、内收、外展运动，三轴关节可做屈、伸、内收、外展和旋内、旋外运动。要做一些复杂运动往往需要好多关节和肌肉互相配合来完成。因此，研制机器人急需研制出一种有许多个像肌肉那样可以在微机程序控制下，既能单独收缩，又能相互配合协调一致的动力系统。我们查阅了大量资料，还没有发现这种动力装置。
发明内容
本发明的目的就是提供一种类似肌肉收缩的更适合机器人模仿人动作和扑翼机模仿鸟类扇动翅膀的结构简单的动力装置。
本发明的技术方案是包括多个磁极组按一定顺序排列组成的肌腹及与其两端连接的肌腱带，每个磁极组至少由一个磁性块组成，在每一相邻磁性块之间均有连接机构活动连接，这种活动连接可限制多个磁极组只沿一定的方向或一定的轨迹移动；磁极组的极性与该移动方向同向；顺序排列的磁极组至少每隔一个就是可变磁极组，构成该可变磁极组的磁性块由电磁铁构成；其余磁极组为不变磁极组。
所述的磁极块沿磁极方向相邻两端分别有相互滑动配合的滑杆和滑孔；在所有磁极块外包覆有可伸缩外套，在该外套的两端连接所述的肌腱带。
所述的可伸缩外套由两节或多节相互套插的滑筒构成，在每节滑筒之间设有限位机构。
所述的磁极组之间的连接机构为各磁性块的同一侧连接有连杆，所有连杆的端部均铰连在一同一铰连轴上。
所述的不变磁极组由永磁体制成，在同一序列中的所有不变磁极组中的磁性块的极性相同。
同一磁极组中的相邻磁性块的极性相反。
本发明通过调节多个顺序排列的相邻的磁极组的极性变化或电流的大小，便可在其两端获得不同大小的伸缩力和运动，将其两端连接在机器人关节两端的骨面上便很容易地控制关节的屈伸运动，结构简单，容易控制。
图1是本发明的双节滑筒外套每个磁极组由三个磁性块组成的肌腹的实施例剖视图；图2是磁性块之间连接机构的一个实施例结构剖视图；图3是本发明三节滑筒外套、单磁性块序列组成的肌腹的实施例剖视图；图4是磁极组之间磁极排列相斥时的示意图；图5是磁极组之间磁极排列相吸时的示意图；图6是本发明各磁性块之间连接机构的另一实施例结构相斥时的示意图；图7是本发明各磁性块之间连接机构的另一实施例结构相吸时的示意图；图8是本发明在单关节作为伸肌和屈肌的应用并使关节弯曲的结构示意图；图9是本发明在单关节作为伸肌和屈肌的应用并使关节伸直的示意图。
具体实施例方式
参见图1，这是本发明一种肌腹的实施例示意图。每个磁极组2由3个磁性块21并排构成，共有5个磁极组2并列构成，相邻磁极组2之间的每个磁极块21之间各由图2所示的相互滑动配合的滑杆3和滑孔6构成的连接机构连接；在所有磁极块外包覆有可伸缩外套1，在该外套1的两端连接肌腱7。
图1中所示的可伸缩外套1由两节相互套插的滑筒构成，在两节滑筒之间设有限位机构4和5。
本发明的磁极组2序列至少每隔一个是由电磁铁组成的可变磁极组，其它的磁极组为不变磁极组，所述的不变磁极组可由电磁铁或永磁体制成，在同一序列中的所有不变磁极组中的磁性块的极性相同。同一磁极组中的相邻磁性块的极性相反。这样的磁极排列，使相邻两个磁极块的磁力线形成共同的闭合回路，减小磁性外漏。
图1-图3中各磁性块21的极性排列请参见图4和图5。
图3是本发明肌腹的另一实施例，它的外套1由三节套筒构成，即两端套筒之间套有中间套筒11，在两端肌腱7上有连接孔12。每组磁极组2只由一个磁性21块组成。
参见图6和图7，该实施例所述的磁极组之间的连接机构为各磁性块2的同一侧连接有连杆8，所有连杆8的端部均铰连在一同一铰连轴10上。这是一种单肌式电磁肌肉，单肌电磁肌肉是利用电磁肌肉既能收缩牵拉又能伸展外推的特有功能，独自工作不用拮抗肌，所以称单肌式。图中的磁性块B、D为不变磁极组，极性如图所示。当在可变磁极组(块)A、C、E中通入直流电使其产生与不变磁极相反的磁性时，在各磁极组之间产生斥力，便会使与两端磁极组A、E相连的两骨9外推，使关节伸直(图6所示)。
当通入磁极组A、C、E中的电流方向反向后，各相邻磁极组极性相反，使它们吸在一起，带动骨骼9使两骨靠近，关节弯曲成图7的形态。
参见图8和图9这是一种双肌式电磁肌肉，采用图1或图3所示的肌腹构成。医学知识告诉我们，人的肢体活动是以骨骼为支架，关节为枢纽，肌肉收缩牵拉为动力。肌肉在关节周围配布的方式和多少与关节的运动轴一致。图中有两节骨G通过关节P连接。单轴关节P通常配有2组肌F1和F2。前方有屈肌F1，后方有伸肌F2。当关节P做屈的运动时，由F1屈肌收缩逐渐加力而伸肌F2收缩逐渐减力使关节P逐渐屈曲(参见图8)。当关节P做伸的运动时，由伸肌F2收缩逐渐加力而屈肌F1收缩逐渐减力使关节逐渐伸直(见图9)。我们通过控制调节电流大小使伸肌F2和屈肌F1收缩力一个由小到大，一个由大到小来完成关节的屈伸运动，这样做能达到像人的肢体动作一样稳定、准确而又灵活。如果两肌拉力作用相等，即可保持静止不动状态。也可用于双轴关节和三轴关节。双轴关节通常有4组肌，如桡腕关节和拇指腕掌关节，除有屈肌和伸肌外，还配布有内收肌和外展肌。三轴关节周围配有6组肌，如肩关节和髋关节，除围绕冠状轴和矢状轴排列有屈、伸、内收和外展肌外，还有排列在垂直轴相对侧的旋内和旋外两组肌。因此，每个关节至少配有两组运动方向完全相反的肌，这些在作用上相互对抗的肌称为拮抗肌。拮抗肌在功能上既相互对抗，又互为协调和依存，如果拮抗肌中的一组功能丧失，则该关节的有关运动也随之丧失。所以我们将这种有拮抗肌作用的成对组肌称为双肌式(有拮抗肌式)电磁肌肉。这种双肌式电磁肌肉可用于机器人作肢体运动的动力。
权利要求
1.一种电磁肌肉动力装置，其特征在于包括多个磁极组按一定顺序排列组成的肌腹及与其两端连接的肌腱带，每个磁极组至少由一个磁性块组成，在每一相邻磁性块之间均有连接机构活动连接，这种活动连接可限制多个磁极组只沿一定的方向或一定的轨迹移动；磁极组的极性与该移动方向同向；顺序排列的磁极组至少每隔一个就是可变磁极组，构成该可变磁极组的磁性块由电磁铁构成；其余磁极组为不变磁极组。
2.根据权利要求1所述的电磁肌肉动力装置，其特征在于所述的磁极块沿磁极方向相邻两端分别有相互滑动配合的滑杆和滑孔；在所有磁极块外包覆有可伸缩外套，在该外套的两端连接所述的肌腱带。
3.根据权利要求2所述的电磁肌肉动力装置，其特征在于所述的可伸缩外套由两节或多节相互套插的滑筒构成，在每节滑筒之间设有限位机构。
4.根据权利要求1所述的电磁肌肉动力装置，其特征在于所述的磁极组之间的连接机构为各磁性块的同一侧连接有连杆，所有连杆的端部均铰连在一同一铰连轴上。
5.根据权利要求1所述的电磁肌肉动力装置，其特征在于所述的不变磁极组由永磁体制成，在同一序列中的所有不变磁极组中的磁性块的极性相同。
6.根据权利要求1所述的电磁肌肉动力装置，其特征在于同一磁极组中的相邻磁性块的极性相反。
全文摘要
一种电磁肌肉动力装置，包括多个磁极组按一定顺序排列组成的肌腹及与其两端连接的肌腱带，每个磁极组至少由一个磁性块组成，在每一相邻磁性块之间均有连接机构活动连接，这种活动连接可限制多个磁极组只沿一定的方向或一定的轨迹移动；磁极组的极性与该移动方向同向；顺序排列的磁极组至少每隔一个就是可变磁极组，构成该可变磁极组的磁性块由电磁铁构成；其余磁极组为不变磁极组。本发明通过调节多个顺序排列的相邻的磁极组的极性变化或电流的大小，便可在其两端获得不同大小的伸缩力和运动，将其两端连接在机器人关节两端的骨面上便很容易地控制关节的屈伸运动，结构简单，容易控制。
文档编号B25J13/00GK1541814SQ03124110
公开日2004年11月3日 申请日期2003年4月29日 优先权日2003年4月29日
发明者魏顶启 申请人:魏顶启