一种水压人工肌肉静态特性试验系统的制作方法

本发明涉及水压人工肌肉测试领域，具体而言，尤其涉及一种水压人工肌肉静态特性试验系统。

背景技术：

目前，流体驱动的人工肌肉是一种新型的驱动器，可以分为气动人工肌肉和水压人工肌肉。气动水压人工肌肉是一种柔性驱动器，具有结构简单、动作平滑、输出力/重量比大等优点，已经在机器人和自动化生产线等领域中应用。水压人工肌肉不但具有结构简单，有利于实现小型化和轻型化的优势，相比气动人工肌肉输出力更大、响应速度更快、工作噪声更低。流体驱动的人工肌肉的输出力是随着工作压力的升高而增大的，提高人工肌肉的工作压力能够提高其输出力。

现有的人工肌肉综合特性测试系统一般为气动人工肌肉测试系统。由于水压人工肌肉的工作压力和输出力更大，这种测试系统不能直接用于测试水压人工肌肉的驱动特性。

技术实现要素：

根据上述提出现有的气动人工肌肉测试系统不能直接用于测试水压人工肌肉的驱动特性的技术问题，而提供一种水压人工肌肉静态特性试验系统。本发明采用手轮结合滚珠丝杠和位移测量单元对水压人工肌肉非注水端进行位置控制，操作控制简单，可以实现对水压人工肌肉进行多种性能测试。

本发明采用的技术手段如下：

一种水压人工肌肉静态特性试验系统，包括直线导轨模块、固定块、力传感器、注水件、水压人工肌肉、位移测量单元、滚珠丝杠模块和锁定模块；

所述直线导轨模块包括底板、直线导轨、第一组滑块、第一滑块工作台、第二组滑块和第二滑块工作台；所述底板设置导轨槽，所述直线导轨固定安装于所述导轨槽；所述第一组滑块和所述第二组滑块分别滑动安装于所述直线导轨；所述第一滑块工作台固定安装于所述第一组滑块；所述第二滑块工作台固定安装于所述第二组滑块；所述第二滑块工作台通过第四连接螺栓连接于所述第一滑块工作台，所述第四连接螺栓用于保持所述第一滑块工作台与所述第二滑块工作台之间的固定间距；

所述固定块固定安装于所述底板的一端，所述力传感器一端通过第一连接螺栓与所述固定块固定连接，另一端通过第二连接螺栓与所述注水件固定连接；所述注水件中部设置正方体结构，所述正方体结构的三个侧面分别开设有注水螺纹孔；所述水压人工肌肉的进水端与所述注水件相连接，另一端通过第三连接螺栓与所述第一滑块工作台固定连接；

所述第一滑块工作台设置位移传感器通孔；

所述位移测量单元包括位移传感器支撑座和位移传感器；所述位移传感器支撑座固定安装于所述底板；所述位移传感器一端安装于所述位移传感器支撑座，另一端伸入所述位移传感器通孔；

所述滚珠丝杠模块用于控制所述第二滑块工作台的位置，包括滚珠丝杠、丝杠螺母副、丝杠第一支撑座、丝杠第二支撑座和手轮；

所述丝杠螺母副安装于所述滚珠丝杠上且所述丝杠螺母副通过螺栓连接于所述第二滑块工作台；

所述丝杠第一支撑座和所述丝杠第二支撑座分别固定安装于所述底板，所述丝杠第一支撑座和所述丝杠第二支撑座分别安装于所述第二滑块工作台的两侧，且所述丝杠第一支撑座位于所述第一滑块工作台和所述第二滑块工作台之间；

所述滚珠丝杠一端通过轴承安装于所述丝杠第一支撑座，另一端穿过所述第二滑块工作台通过轴承安装于所述丝杠第二支撑座；所述手轮通过键固定安装于所述滚珠丝杠的端部；

所述锁定模块包括上锁定块和下锁定块；所述下锁定块固定安装于所述底板，所述上锁定块可拆卸安装于所述下锁定块上方；所述上锁定块的下表面和所述下锁定块的上表面分别设置曲率与所述滚珠丝杠光轴曲率相同的弧面通孔，所述锁定模块用于夹持所述滚珠丝杠伸出所述丝杠第二支撑座的一端。

进一步地，所述第一连接螺栓、所述力传感器、所述第二连接螺栓、所述注水件、所述水压人工肌肉和所述第三连接螺栓同轴布置。

进一步地，所述第一连接螺栓的左端和右端分别设置螺纹结构，所述第一连接螺栓左端螺纹结构的右侧为光轴，所述第一连接螺栓右端螺纹结构的左侧设置正六面体结构；所述第二连接螺栓左端和右端分别设置螺纹结构，中部设置正六面体结构；所述第三连接螺栓左端设置正六面体结构且开有内螺纹，右端设置螺纹结构，中间部分为光轴。

进一步地，所述第四连接螺栓为阶梯轴状，两端分别设置螺纹结构，中间部分为光轴，且中间部分的直径大于两端的直径。

进一步地，所述滚珠丝杠为阶梯轴状，中部设置螺纹结构，螺纹结构左侧和右侧均为光轴，且一端设置键槽，所述手轮通过键固定安装于所述键槽；螺纹结构左侧和右侧的光轴直径小于螺纹结构的直径。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的水压人工肌肉静态特性试验系统，采用手轮结合滚珠丝杠和位移测量单元对水压人工肌肉非注水端进行位置控制，操作控制简单，只需控制手轮的转动即可实现水压人工肌肉位移的控制。

综上，应用本发明的技术方案采用手轮结合滚珠丝杠和位移测量单元对水压人工肌肉非注水端进行位置控制，操作控制简单，可以实现对水压人工肌肉进行静态特性试验测试。因此，本发明的技术方案解决了现有的气动人工肌肉测试系统不能直接用于测试水压人工肌肉的驱动特性的问题。

基于上述理由本发明可在水压人工肌肉测试等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所述水压人工肌肉静态特性试验系统结构示意图。

图中：1、底板；2、第一连接螺栓；3、直线导轨；4、固定块；5、力传感器；6、第二连接螺栓；7、注水件；8、水压人工肌肉；9、第三连接螺栓；10、丝杠第一支撑座；11、滚珠丝杠；12、丝杠第二支撑座；131、上锁定块；132、下锁定块；14、手轮；15、位移传感器支撑座；16、位移传感器；171、第一组滑块；172、第一滑块工作台；18、第四连接螺栓；191、第二组滑块；192、第二滑块工作台。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例1

本发明提供了一种水压人工肌肉静态特性试验系统，包括直线导轨模块、固定块4、力传感器5、注水件7、水压人工肌肉8、位移测量单元和滚珠丝杠模块和锁定模块；

所述直线导轨模块包括底板1、直线导轨3、第一组滑块171、第一滑块工作台172、第二组滑块191和第二滑块工作台192；所述底板1设置导轨槽，所述直线导轨3固定安装于所述导轨槽；所述第一组滑块171和所述第二组滑块191分别滑动安装于所述直线导轨3；所述第一滑块工作台172固定安装于所述第一组滑块171；所述第二滑块工作台192固定安装于所述第二组滑块191；所述第二滑块工作台192通过第四连接螺栓18连接于所述第一滑块工作台172，所述第四连接螺栓18用于保持所述第一滑块工作台172与所述第二滑块工作台192之间的固定间距；

所述第二滑块工作台固定安装于所述第二组滑块；所述第二滑块工作台通过第四连接螺栓连接于所述第一滑块工作台，所述第四连接螺栓用于保持所述第一滑块工作台与所述第二滑块工作台之间的固定间距；

所述固定块4固定安装于所述底板1的一端，所述力传感器5一端通过第一连接螺栓2与所述固定块4固定连接，另一端通过第二连接螺栓6与所述注水件7固定连接；

所述注水件7中部设置正方体结构，所述正方体结构的三个侧面分别开设有注水螺纹孔；

所述水压人工肌肉8的进水端与所述注水件相连接，另一端通过第三连接螺栓9与所述第一滑块工作台172固定连接；

所述第一滑块工作台172设置位移传感器通孔；

所述位移测量单元包括位移传感器支撑座15和位移传感器16；所述位移传感器支撑座15固定安装于所述底板1；所述位移传感器16一端安装于所述位移传感器支撑座15，另一端伸入所述位移传感器通孔；

所述滚珠丝杠模块用于控制所述第二滑块工作台192的位置，包括滚珠丝杠11、丝杠螺母副、丝杠第一支撑座10、丝杠第二支撑座12和手轮14；

所述丝杠螺母副安装于所述滚珠丝杠11上且所述丝杠螺母副通过螺栓连接于所述第二滑块工作台192；

所述丝杠第一支撑座10和所述丝杠第二支撑座12分别固定安装于所述底板1，所述丝杠第一支撑座10和所述丝杠第二支撑座12分别安装于所述第二滑块工作台192的两侧，且所述丝杠第一支撑座10位于所述第一滑块工作台172和所述第二滑块工作台192之间；

所述滚珠丝杠11一端通过轴承安装于所述丝杠第一支撑座10，另一端穿过所述第二滑块工作台192通过轴承安装于所述丝杠第二支撑座12；所述手轮14通过键固定安装于所述滚珠丝杠11的端部；

所述锁定模块包括上锁定块131和下锁定块132；所述下锁定块132固定安装于所述底板1，所述上锁定块131可拆卸安装于所述下锁定块132上方；所述上锁定块131的下表面和所述下锁定块132的上表面分别设置曲率与所述滚珠丝杠11光轴曲率相同的弧面通孔，所述锁定模块用于夹持所述滚珠丝杠11伸出所述丝杠第二支撑座12的一端。

进一步地，所述第一连接螺栓2、所述力传感器5、所述第二连接螺栓6、所述注水件7、所述水压人工肌肉8、所述第三连接螺栓9和所述滚珠丝杠11同轴布置。

进一步地，所述第一连接螺栓2的左端和右端分别设置螺纹结构，所述第一连接螺栓2左端螺纹结构的右侧为光轴，所述第一连接螺2栓右端螺纹结构的左侧设置正六面体结构；所述第二连接螺栓6左端和右端分别设置螺纹结构，中部设置正六面体结构；所述第三连接螺栓9左端设置正六面体结构且开有内螺纹，右端设置螺纹结构，中间部分为光轴。

进一步地，所述第四连接螺栓18为阶梯轴状，两端分别设置螺纹结构，中间部分为光轴，且中间部分的直径大于两端的直径。

进一步地，所述滚珠丝杠11为阶梯轴状，中部设置螺纹结构，螺纹结构左侧和右侧均为光轴，且一端设置键槽，所述手轮14通过键固定安装于所述键槽；螺纹结构左侧和右侧的光轴直径小于螺纹结构的直径。

采用本发明提供的水压人工肌肉静态特性试验系统可以对水压人工肌肉进行定收缩量试验：水压人工肌肉位移恒定，研究水压人工肌肉的工作压力和输出力之间的关系。

进行定收缩量试验的具体工作过程为：将所述水压人工肌肉8安装于试验系统上，首先调节所述手轮14使所述滚珠丝杠11转动，然后通过套设于所述滚珠丝杠11的所述丝杠螺母带动所述第二滑块工作台192沿所述滚珠丝杠11的轴向进行直线运动，通过所述第四连接螺栓18带动所述第一滑块工作台172一起运动，从而调节所述水压人工肌肉8处于自然长度；然后通过螺栓使所述上锁定块131和所述下锁定块132紧固连接夹持住所述滚珠丝杠11，限制所述滚珠丝杠11的转动，进而限制所述水压人工肌肉8的位移，通过改变所述水压人工肌肉8的工作压力和所述力传感器5采集的数据获得在此收缩量下所述水压人工肌肉8的输出力与工作压力之间的关系；松开锁定模块并调节所述手轮14使所述水压人工肌肉8出于第二个收缩量下，通过锁定模块锁定，再次获得在第二个收缩量下所述水压人工肌肉8的输出力与工作压力之间的关系；重复上述步骤可以得到所述水压人工肌肉8在不同的收缩量下输出力和工作压力之间的关系。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。