本發(fā)明屬于人型機器人關節(jié)的技術領域，尤其涉及一種基于新型尼龍人工肌肉作驅動的關節(jié)。

背景技術：

人型機器人具有高度的仿生性，機體靈活，可以做出豐富的仿人動作，因為其較高的仿人行為，使得人類對于人形機器人有著與生俱來的好感。

人型機器人一般由執(zhí)行機構、驅動器、檢測裝置和控制系統(tǒng)等組成，其中，驅動器是驅使機器人發(fā)出動作的動力機構，是機器人關節(jié)不可或缺的關鍵部件。

但是，最先進的人型機器人，關節(jié)受限于笨重馬達與液壓系統(tǒng)，或者是氣壓系統(tǒng)，致使機器人行動起來顯得笨重不靈活。同時，由于一個完整人型機器人所需關節(jié)數(shù)量眾多，其結果制造人型機器人的成本相應增加。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術之缺陷，提供了一種簡易輕便、成本低的能實現(xiàn)多姿態(tài)的關節(jié)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)，其特征在于，包括可調恒流源(i)、新型尼龍人工肌肉(ii)和關節(jié)組件(iii)。所述可調恒流源(i)與新型尼龍人工肌肉(ii)兩端連接，可提供穩(wěn)定電流，使新型尼龍人工肌肉(ii)產(chǎn)生熱縮現(xiàn)象，同時，根據(jù)恒流源輸出電流大小，控制其收縮長度，并提供一定的拉力；所述新型尼龍人工肌肉(ii)與關節(jié)組件(iii)的上下關節(jié)圓盤(1、5)相連接，當新型尼龍人工肌肉(ii)長度改變時，提供的拉力拉動上下關節(jié)圓盤(1、5)，從而關節(jié)組件(iii)中的球面副(4)偏轉，實現(xiàn)關節(jié)組件(iii)的偏轉。

所述的可調恒流源(i)，其特征在于：將所述可調恒流源的正負極輸出線與新型尼龍人工肌肉(ii)兩端相連接。

所述的新型尼龍人工肌肉(ii)，其特征在于：所述新型尼龍人工肌肉(ii)是通過將表面覆銀的尼龍纖維加捻和卷曲制成彈簧裝的肌肉。將所述新型尼龍人工肌肉(ii)兩端插入所述關節(jié)組件(iii)的上下關節(jié)圓盤(1、5)中間支撐梁的通孔中，使肌肉兩端面分別與通孔端面在同一平面上，并用緊定螺釘(2)固定。

所述的關節(jié)組件(iii)，其特征在于，包括3d打印的球面副(4)、3d打印的上關節(jié)圓盤(1)、3d打印的下關節(jié)圓盤(5)和緊定螺釘(3)，3d打印的上關節(jié)圓盤(1)與3d打印的下關節(jié)圓盤(5)凸出的圓柱分別插入球面副(4)兩端圓柱的內孔中，并用緊定螺釘(3)固定。

所述的可調恒流源(i)和新型尼龍人工肌肉(ii)連接裝置，其特征在于：通過可調恒流源(i)正負極輸出端的輸出線連接于所述新型尼龍人工肌肉(ii)兩端的銅線上，供電形成穩(wěn)定電流電路。穩(wěn)定電流通過所述新型尼龍人工肌肉(ii)覆銀介質層時，產(chǎn)生焦耳熱，通過熱傳導，將熱量傳遞到所述新型尼龍人工肌肉(ii)上，隨之所述新型尼龍人工肌肉(ii)發(fā)生的溫度升高，使所述新型尼龍人工肌肉(ii)可沿其長度方向進行收縮運動；同時，可通過調節(jié)所述可調恒流源(i)輸出可控制所述新型尼龍人工肌肉(ii)收縮長度。

所述的新型尼龍人工肌肉(ii)和關節(jié)組件(iii)連接裝置，其特征在于：所述新型尼龍人工肌肉(ii)兩端利用緊定螺釘(2)固定于上下關節(jié)圓盤(1、5)支撐梁的通孔中。所述新型尼龍人工肌肉(ii)產(chǎn)生收縮長度，拉動上下關節(jié)圓盤(1、5)，從而，球面副(4)發(fā)生轉動，同時，上下關節(jié)圓盤(1、5)發(fā)生相對的偏轉，最終，實現(xiàn)所述關節(jié)組件(iii)的偏轉。

所述的可調恒流源(i)、新型尼龍人工肌肉(ii)和關節(jié)組件(iii)連接裝置，其特征在于：所述可調恒流源(i)對所述新型尼龍人工肌肉(ii)提供穩(wěn)定電流，調節(jié)所述可調恒流源(i)輸出電流，控制所述新型尼龍人工肌肉(ii)收縮長度，拉動所述關節(jié)組件(iii)，實現(xiàn)控制所述關節(jié)組件(iii)的偏轉角的大小。

附圖說明

圖1為一種基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)的總體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)的總體安裝示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例中關節(jié)組件爆炸視圖；

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明實例提供了一種基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)，包括可調恒流源(i)、新型尼龍人工肌肉(ii)和關節(jié)組件(iii)。

參見圖2和圖3，提供了本發(fā)明實例中的可調恒流源(i)與新型尼龍人工肌肉(ii)的連接方式以及新型尼龍人工肌肉(ii)的安裝方式，包括：

可調恒流源(i)與新型尼龍人工肌肉(ii)的連接是由可調恒流源(i)兩個正負極輸出線分別連接于兩根安裝于不同平面上的新型尼龍人工肌肉(ii)兩端處。

四根新型尼龍人工肌肉(ii)安裝方式是新型尼龍人工肌肉(ii)兩端分別插入于上下關節(jié)圓盤(1、5)中間支撐梁的通孔中，使肌肉兩端面分別與通孔端面在同一平面上，并用緊定螺釘(2)固定。

參見圖3，提供了本發(fā)明實例中的關節(jié)組件(iii)結構，包括3d打印的球面副(4)，3d打印的上關節(jié)圓盤(1)，3d打印的下關節(jié)圓盤(5)，緊定螺釘(3)，3d打印的上關節(jié)圓盤(1)與3d打印的下關節(jié)圓盤(5)凸出的圓柱分別插入球面副(4)兩端圓柱的內孔中，并用緊定螺釘(3)固定。

參見圖2，本發(fā)明提供的基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)，其特征在于：可調恒流源(i)輸出端對相對應的新型尼龍人工肌肉(ii)提供穩(wěn)定電流，可使相對應的新型尼龍人工肌肉(ii)產(chǎn)生收縮現(xiàn)象，通過調節(jié)可調恒流源(i)輸出電流，控制新型尼龍人工肌肉(ii)收縮長度，從而，拉動關節(jié)組件(iii)，實現(xiàn)控制關節(jié)組件(iii)的偏轉角的大小。

進一步，同時調節(jié)可調恒流源(i)兩個輸出電流，可控制兩跟相鄰新型尼龍人工肌肉(ii)的收縮長度，最終，實現(xiàn)關節(jié)組件(iii)的空間偏轉。

本發(fā)明提供的基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)，有別于電機、液壓或者氣壓驅動的機器人關節(jié)，大大減小了機器人關節(jié)的重量，并且因其材料價格相對便宜，有效的降低制作成本。在工作情況下，能實現(xiàn)控制機器人關節(jié)在空間內偏轉，得到機器人關節(jié)在空間內不同姿態(tài)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于新型尼龍人工肌肉驅動的機器人關節(jié)。包括可調恒流源(I)、新型尼龍人工肌肉(II)和關節(jié)組件(III)。通過調節(jié)可調恒流源(I)輸出電流，控制新型尼龍人工肌肉(II)收縮長度，拉動所述關節(jié)組件(III)，實現(xiàn)控制關節(jié)組件(III)的偏轉角的大小，得到機器人關節(jié)在空間內不同姿態(tài)。相比傳統(tǒng)的關節(jié)裝置，本發(fā)明輕便簡易，且成本低，具有較高的使用和科研價值。

技術研發(fā)人員：田應仲;馬佳凱;沈劍飛;李龍
受保護的技術使用者：上海大學
技術研發(fā)日：2017.07.14
技術公布日：2017.11.17