专利名称：类肌电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种类似肌肉运动的电机，尤其是一种能应用与未来 拟人机器人运动系统的短行程高加速度的电机。
背景技术：
公知的电机包括旋转电机和直线电机。在拟人机器人的运动系统 中，无论是己有的旋转电机还是已有的直线电机，都无法为拟人机器 人的关节运动提供类似肌肉牵引的高加速度、可控性和灵活性，尤其 是提供拟人机器人跳跃、奔跑等运动的高加速度和可控性和灵活性。 迄今为止，虽有部份类型电机在可控性这一个方面可以提供达到拟人 机器人运动系统的要求，但在拟人机器人的关节运动速度和灵活性 上，目前还没有任何能达到要求的电机，而能够完全提供模拟人的关 节运动特性的电机更无一例。由于没有能够提供类似人的关节运动特 性的动力装置，严重地制约着全世界对拟人机器人的研究和开发。
发明内容
为了克服现有技术不能满足模拟人的运动特性的不足，本发明提 供一种类肌电机，它能够提供很高的加速度和非常良好的可控性，并 且由于其具有加速度高、速度变化快加之良好的可控性，故能够使拟 人机器人的关节如人的关节一样运动灵活，且外形及运动方式均和人 体肌肉的特点非常类似。
为实现上述发明目的而采用的技术方案是所提供的类肌电机， 包括壳体、电磁铁组、拉索组和位移传感器，其中壳体为一个两端 口径縮小的中空圆柱体，在壳体内壁上设有多条用来盛放拉索的拉索
槽，在壳体端头内壁上装有用来感知端位电磁铁在壳体内的位移情况
的位移传感器；电磁铁组分为两组装于壳体内部，两电磁铁组的各个 电磁铁均与壳体同轴，且沿壳体轴向间隔排列；拉索组分为左右两组, 左拉索组与右端电磁铁相连，右拉索组与左端电磁铁相连。
上述类肌电机中的两组电磁铁线圈绕制方向相反通同向电流，或 两组电磁铁线圈绕制方向相同通反向电流，使线圈通电后相邻两电磁 铁间极性相同，产生排斥力。
上述类肌电机通电后电磁铁间产生排斥力，电磁铁与拉索相连使 两组拉索外露端产生拉力。
本发明使用时将一个装置两组拉索组分别连接于连杆机构的两 个连杆上，连接点位于连杆机构运动平面同侧，起到类似屈肌或伸肌 的作用；将另一个装置两组拉索分别与连杆机构的两个连杆相连，连 接点在连杆机构运动平面的另一侧，起到类似伸肌或屈肌的作用。
装置通电后，电磁铁将产生磁性，相邻电磁铁间极性相同，产生 排斥力。由于右端电磁铁与左拉索组相连，左端电磁铁与右拉索组相 连，将使两组拉索外露端产生拉力，使装置产生收縮力。调节电流大 小，能够调节装置产生力的大小。
调节连杆机构上的两个装置中电流的大小，能够调节连杆机构在
运动面上受力的大小，从而可以使连杆机构绕铰链开合或停止在某一
位置。装置内的位移传感器能够感知装置内电磁铁的位移情况，从而
能够进一步获得连杆机构的运动情况。
本发明的有益效果是该类肌电机在控制连杆机构的运动方面，
有加速度高，可控性好，使连杆机构运动灵活的特点。另外本发明的 结构简单、紧凑，体积小，重量轻，可模拟肌肉的外形和工作原理，
是拟人机器人身上的肌肉，在拟人机器人的运动控制方面性能优于旋
转电机和直线电机。
图l是本发明的结构示意图中，1-左拉索组，2-位移传感器，3-壳体，4-拉索槽，5-电磁
铁组A， 6-电磁铁组B， 7-位移传感器，8-右拉索组，右端电磁铁9，
左端电磁铁IO，拉索外露端ll。 图2是本发明结构的左视图。
图中，12-电线。
图3是本发明结构的A-A向剖视图；
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
装置实施例参照图1，本发明的装置包括左拉索组1，位移传
感器2，壳体3，拉索槽4， 5电磁铁组A， 6电磁铁组B，位移传感
器7，右拉索组8。
壳体3为一中空圆柱体，两端口径縮小。壳体3内壁有多条拉索
槽4用来盛放左拉索组1和右拉索组8。壳体3端头内壁上装有位移 传感器2和7，用来感知端位电磁铁在壳体内的位移情况；电磁铁组 分为电磁铁组A5和电磁铁组B6两组装于壳体3内部，两组电磁铁 各个电磁铁与壳体3同轴，且沿壳体3轴向间隔排列。拉索组分为左 拉索组1和右拉索组8两组，左拉索组1与右端电磁铁9相连，右拉 索组8与左端电磁铁10相连。
上述两组电磁铁中，电磁铁组A 5和电磁铁组B 6线圈绕制方向 相反通同向电流，或两组电磁铁线圈绕制方向相同通反向电流，使线
圈通电后相邻两电磁铁间极性相同，产生排斥力。
在该类肌电机电磁铁通电后，电磁铁间产生排斥力，电磁铁与拉 索相连使两组拉索外露端11产生拉力。
本发明使用时将装置两组拉索外露端11分别连接于连杆机构的 两个连杆上，连接点位于连杆机构运动平面同侧，起到类似屈肌或伸 肌的作用。另一个装置两组拉索外露端11分别与连杆机构两个连杆 相连，连接点在连杆机构运动平面的另一侧，起到类似伸肌或屈肌的 作用。
通过电线12给装置通电后，电磁铁将产生磁性，相邻电磁铁间 极性相同，产生排斥力。由于右端电磁铁9与左拉索组1相连，左端 电磁铁10与右拉索组8相连，将使两组拉索外露端11产生拉力，使 装置产生收縮力。调节电流大小，能够调节装置产生力的大小。
调节连杆机构上的两个装置中电流的大小，能够调节连杆机构在 运动面上受力的大小，从而可以使连杆机构绕铰链开合或停止在某一 位置。装置内的位移传感器2和7能够分别感知装置内左端电磁铁 10和右端电磁铁9的位移情况，从而能够进一步获得连杆机构的运 动情况。
权利要求
1、一种类肌电机，包括壳体(3)、电磁铁组(5、6)、拉索组(1、8)和位移传感器(2)，其特征在于壳体(3)为一个两端口径缩小的中空圆柱体，在壳体(3)内壁上设有多条用来盛放拉索的拉索槽(4)，在壳体端头内壁上装有用来感知端位电磁铁在壳体内的位移情况的位移传感器(2、7)；电磁铁组分为两组装于壳体内部，两电磁铁组的各个电磁铁均与壳体同轴，且沿壳体轴向间隔排列；拉索组分为左右两组，左拉索组(1)与右端电磁铁(9)相连，右拉索组(8)与左端电磁铁(10)相连。
2、 根据权利要求1所述的类肌电机，其特征在于两组电磁铁 线圈绕制方向相反通同向电流，或两组电磁铁线圈绕制方向相同通反 向电流，使线圈通电后相邻两电磁铁间极性相同，产生排斥力。
3、 根据权利要求1所述的类肌电机，其特征在于类肌电机通 电后电磁铁间产生排斥力，电磁铁与拉索相连使两组拉索外露端产生 拉力。
全文摘要
本发明涉及一种能应用与未来拟人机器人运动系统的短行程高加速度的类肌电机，包括壳体、电磁铁组、拉索组和位移传感器，壳体为两端口径缩小的中空圆柱体，在壳体内壁上设有多条用来盛放拉索的拉索槽，在壳体端头内壁上装有用来感知端位电磁铁在壳体内的位移情况的位移传感器；电磁铁组分为两组，组内各个电磁铁均与壳体同轴，且沿壳体轴向间隔排列；拉索组分为左右两组，左拉索组和右拉索组分别与右端和左端的电磁铁相连。该类肌电机在控制连杆机构的运动方面，有加速度高、可控性好、使连杆机构运动灵活的特点，其结构简单紧凑、体积小、重量轻，是拟人机器人身上的肌肉，在拟人机器人的运动控制方面性能优于旋转电机和直线电机。
文档编号H02K16/00GK101388585SQ20081023202
公开日2009年3月18日 申请日期2008年10月31日 优先权日2008年10月31日
发明者张环宇 申请人:张环宇