一种基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节的制作方法

本发明属于人型机器人关节的技术领域，尤其涉及一种基于新型尼龙人工肌肉作驱动的关节。

背景技术：

人型机器人具有高度的仿生性，机体灵活，可以做出丰富的仿人动作，因为其较高的仿人行为，使得人类对于人形机器人有着与生俱来的好感。

人型机器人一般由执行机构、驱动器、检测装置和控制系统等组成，其中，驱动器是驱使机器人发出动作的动力机构，是机器人关节不可或缺的关键部件。

但是，最先进的人型机器人，关节受限于笨重马达与液压系统，或者是气压系统，致使机器人行动起来显得笨重不灵活。同时，由于一个完整人型机器人所需关节数量众多，其结果制造人型机器人的成本相应增加。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种简易轻便、成本低的能实现多姿态的关节。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

一种基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节，其特征在于，包括可调恒流源(i)、新型尼龙人工肌肉(ii)和关节组件(iii)。所述可调恒流源(i)与新型尼龙人工肌肉(ii)两端连接，可提供稳定电流，使新型尼龙人工肌肉(ii)产生热缩现象，同时，根据恒流源输出电流大小，控制其收缩长度，并提供一定的拉力；所述新型尼龙人工肌肉(ii)与关节组件(iii)的上下关节圆盘(1、5)相连接，当新型尼龙人工肌肉(ii)长度改变时，提供的拉力拉动上下关节圆盘(1、5)，从而关节组件(iii)中的球面副(4)偏转，实现关节组件(iii)的偏转。

所述的可调恒流源(i)，其特征在于：将所述可调恒流源的正负极输出线与新型尼龙人工肌肉(ii)两端相连接。

所述的新型尼龙人工肌肉(ii)，其特征在于：所述新型尼龙人工肌肉(ii)是通过将表面覆银的尼龙纤维加捻和卷曲制成弹簧装的肌肉。将所述新型尼龙人工肌肉(ii)两端插入所述关节组件(iii)的上下关节圆盘(1、5)中间支撑梁的通孔中，使肌肉两端面分别与通孔端面在同一平面上，并用紧定螺钉(2)固定。

所述的关节组件(iii)，其特征在于，包括3d打印的球面副(4)、3d打印的上关节圆盘(1)、3d打印的下关节圆盘(5)和紧定螺钉(3)，3d打印的上关节圆盘(1)与3d打印的下关节圆盘(5)凸出的圆柱分别插入球面副(4)两端圆柱的内孔中，并用紧定螺钉(3)固定。

所述的可调恒流源(i)和新型尼龙人工肌肉(ii)连接装置，其特征在于：通过可调恒流源(i)正负极输出端的输出线连接于所述新型尼龙人工肌肉(ii)两端的铜线上，供电形成稳定电流电路。稳定电流通过所述新型尼龙人工肌肉(ii)覆银介质层时，产生焦耳热，通过热传导，将热量传递到所述新型尼龙人工肌肉(ii)上，随之所述新型尼龙人工肌肉(ii)发生的温度升高，使所述新型尼龙人工肌肉(ii)可沿其长度方向进行收缩运动；同时，可通过调节所述可调恒流源(i)输出可控制所述新型尼龙人工肌肉(ii)收缩长度。

所述的新型尼龙人工肌肉(ii)和关节组件(iii)连接装置，其特征在于：所述新型尼龙人工肌肉(ii)两端利用紧定螺钉(2)固定于上下关节圆盘(1、5)支撑梁的通孔中。所述新型尼龙人工肌肉(ii)产生收缩长度，拉动上下关节圆盘(1、5)，从而，球面副(4)发生转动，同时，上下关节圆盘(1、5)发生相对的偏转，最终，实现所述关节组件(iii)的偏转。

所述的可调恒流源(i)、新型尼龙人工肌肉(ii)和关节组件(iii)连接装置，其特征在于：所述可调恒流源(i)对所述新型尼龙人工肌肉(ii)提供稳定电流，调节所述可调恒流源(i)输出电流，控制所述新型尼龙人工肌肉(ii)收缩长度，拉动所述关节组件(iii)，实现控制所述关节组件(iii)的偏转角的大小。

附图说明

图1为一种基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节的总体安装示意图；

图3为本发明实施例中关节组件爆炸视图；

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，本发明实例提供了一种基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节，包括可调恒流源(i)、新型尼龙人工肌肉(ii)和关节组件(iii)。

参见图2和图3，提供了本发明实例中的可调恒流源(i)与新型尼龙人工肌肉(ii)的连接方式以及新型尼龙人工肌肉(ii)的安装方式，包括：

可调恒流源(i)与新型尼龙人工肌肉(ii)的连接是由可调恒流源(i)两个正负极输出线分别连接于两根安装于不同平面上的新型尼龙人工肌肉(ii)两端处。

四根新型尼龙人工肌肉(ii)安装方式是新型尼龙人工肌肉(ii)两端分别插入于上下关节圆盘(1、5)中间支撑梁的通孔中，使肌肉两端面分别与通孔端面在同一平面上，并用紧定螺钉(2)固定。

参见图3，提供了本发明实例中的关节组件(iii)结构，包括3d打印的球面副(4)，3d打印的上关节圆盘(1)，3d打印的下关节圆盘(5)，紧定螺钉(3)，3d打印的上关节圆盘(1)与3d打印的下关节圆盘(5)凸出的圆柱分别插入球面副(4)两端圆柱的内孔中，并用紧定螺钉(3)固定。

参见图2，本发明提供的基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节，其特征在于：可调恒流源(i)输出端对相对应的新型尼龙人工肌肉(ii)提供稳定电流，可使相对应的新型尼龙人工肌肉(ii)产生收缩现象，通过调节可调恒流源(i)输出电流，控制新型尼龙人工肌肉(ii)收缩长度，从而，拉动关节组件(iii)，实现控制关节组件(iii)的偏转角的大小。

进一步，同时调节可调恒流源(i)两个输出电流，可控制两跟相邻新型尼龙人工肌肉(ii)的收缩长度，最终，实现关节组件(iii)的空间偏转。

本发明提供的基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节，有别于电机、液压或者气压驱动的机器人关节，大大减小了机器人关节的重量，并且因其材料价格相对便宜，有效的降低制作成本。在工作情况下，能实现控制机器人关节在空间内偏转，得到机器人关节在空间内不同姿态。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于新型尼龙人工肌肉驱动的机器人关节。包括可调恒流源(I)、新型尼龙人工肌肉(II)和关节组件(III)。通过调节可调恒流源(I)输出电流，控制新型尼龙人工肌肉(II)收缩长度，拉动所述关节组件(III)，实现控制关节组件(III)的偏转角的大小，得到机器人关节在空间内不同姿态。相比传统的关节装置，本发明轻便简易，且成本低，具有较高的使用和科研价值。

技术研发人员：田应仲;马佳凯;沈剑飞;李龙
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：2017.07.14
技术公布日：2017.11.17