气动人工肌肉制作及应用

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1、液压气动与密封/2007年第3期气动人工肌肉制作及应用杨林韩建海赵书尚肖亮子(河南科技大学机电工程学院,河南洛阳471003)摘要:气动人工肌肉作为一种新型的气动执行元件,在服务型机器人中得到了越来越多的应用。本文对气动人工肌肉所需的制作材料、制作过程、工作原理和特性进行了详细的叙述,最后介绍了用制作的气动人工肌肉驱动机械装置的应用实例。关键词:气动人工肌肉;执行元件;制作;柔顺性;应用中图分类号:TH138.51文献标识码:A文章编号:100820813(2007)0320006203FabricationandAppl

2、icationofPneumaticArtificialMusclesYANGLin,HANJian2hai,ZHAOShu2shang,XIAOLiang2zi(SchoolofMechatronicsEngineering,HenanUniversityofScienceandTechnology,Luoyang,471003)Abstract:Thepneumaticartificialmusclesasonekindofnewactuatorsarewidelyusedintheapplicationofservi

3、cerobots.Thefabri2catingmaterials,processing,workingprincipleandcharacteristicsofthepneumaticartificialmusclesaredescribedindetailinthisar2ticle.Finally,theapplicationexampleofthemechanicaldeviceactuatedbyfabricatedpneumaticartificialmusclesisexplainedinthepaper.K

4、eyWords:pneumaticartificialmuscles;actuator;fabrication;softness;application0概述崭新的设计构思突破了气动执行元件作功必须由压缩空气推动活塞这一传统概念。与传统的气缸相比,省气动人工肌肉是一种新型的拉伸型气动执行元略了活塞、活塞杆、缸筒、密封圈等诸多零部件,主要由件,当通入压缩空气时,能像人类的肌肉那样产生很强弹性橡胶内管、纤维编织网外套和两端部连接头组成。的收缩力,所以称作气动人工肌肉。气动人工肌肉以气动人工肌肉具有结构简单、输出力大、无机械运动

5、部收稿日期:2007202214件产生的摩擦、特别是安全、柔顺等特点。作者简介:杨林(1986-),男,河南科技大学机电工程学院测控技术及仪随着服务型机器人对系统安全性和柔顺性要求的提器专业04级本科生。高,气动人工肌肉所具有的特点,使它非常适宜用作该类内。仿真计算的结果为:从中间位置向左回转到极限3结论位置的仿真结果如图3所示。从国外的相关仿真软件分析情况来看,液压仿真展在国外一直受到重视,不断地在进行开拓与完善。在许多液压技术应用场合,利用液压仿真技术,选择或开发恰当的液压仿真软件系统,通过对系统的动静态特性进行预测,

6、可以大大地缩短液压系统或元件的设计周期,避免因重复试验及加工所带来的昂贵费用,而且可以及早地认识到该系统在动静态特性方面所存在的薄弱环节并加以消除,从而达到优化系统、优化元件、优化参数的目的。参考文献图3压力—时间关系[1]程安宁.液压仿真技术的应用与发展[J].机床与液压,2004(5).6HydraulicsPneumatics&Seals/No.3.2007机器人的驱动元件,所以受到了越来越多机器人研究者和爱好者的重视,并在实际制作中得到了广泛的应用。气动人工肌肉作为一种气动产品,虽然有几家公司(德国FESTO,英国

7、Shadow公司等)出售,但产品的规格有限,且价格昂贵,让机器人制作者难以承受。另一方面,气动人工肌肉所需的制作材料简单,制作过程也不复杂,特别是处于实验阶段研究的装置,完全可以根据用途自己动手制作所需的气动人工肌肉。基于上图1气动人工肌肉的制作材料和成品述原因,本文对气动人工肌肉所需的制作材料、制作过程、工作原理和特性进行了详细的叙述,最后介绍了用压力作用下开始膨胀变形,并和外套编织网紧紧贴住,制作的气动人工肌肉驱动机械装置的应用实例。使栅格中的纤维网格夹角变大,在长度方向收缩,从而产生收缩力带动外负载。当气压力被释放后

8、,弹性的1气动人工肌肉的制作橡胶材料迫使特殊纤维编织网回复原位。1.1气动人工肌肉的材料2.2气动人工肌肉的特性气动人工肌肉主要由内管、外套和两端部连接头图2为气动人工肌肉结构示意图,从图2可以看组成。内管的主要作用是接受压缩空气后产生横向弹出,气动人工肌肉的主要结构参数如下:性膨胀变形,其材料选用具有