仿生肌肉纤维及其制成的仿生肌体.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102579158 A (43)申请公布日 2012.07.18 CN 102579158 A *CN102579158A* (21)申请号 201210085756.1 (22)申请日 2012.03.28 A61F 2/08(2006.01) B25J 13/00(2006.01) (71)申请人 李子怡 地址 450052 河南省郑州市二七区中原东路 101 号 10 号楼 5 单元 11 号 (72)发明人 李子怡 (74)专利代理机构 郑州异开专利事务所 ( 普通 合伙 ) 41114 代理人 韩华 (54) 发明名称 仿生肌肉纤维及其制成的仿生肌体 (57

2、) 摘要 本发明公开了一种仿生肌肉纤维， 由经线和 纬线或网格线编织而成的网管、 和复合在网管内 表面或 / 和外表面的弹性材料所组成的中空管 ； 网管的纬线为螺旋曲线或波浪曲线排列布置或为 弹性线材 ； 网格线可由一根或多根线编织而成 ； 沿网管轴向间隔设置有多个用于约束网管径向膨 胀的线环或线圈。本发明优点在于当仿生肌肉纤 维管腔内充入高压流体时， 使得仿生肌肉纤维径 向发生膨胀， 造成仿生肌肉纤维沿轴向收缩从而 产生拉力 ； 流体压力越高， 产生的拉力越大 ； 由于 沿网管轴向间隔设置有多个用于约束网管径向膨 胀的线圈或线环， 仿生肌肉纤维形成一连串串联 的仿生肌肉单元。仿生肌肉纤维在应

3、用时按需截 取， 方便组合成不同长短、 粗细的仿生肌体。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 2 页 1/1 页 2 1. 一种仿生肌肉纤维， 其特征在于 ： 它为由经线 （1） 和纬线 （2） 或网格线 （3） 编织而 成的网管、 和复合在所述网管内表面或 / 和外表面的弹性材料 （4） 所组成的中空管 （5） ； 所 述网管的纬线 （2） 为螺旋曲线或波浪曲线排列布置或为弹性线材 ； 所述网格线 （3） 可由一 根或多根线编织而成 ； 沿网管轴向间隔设

4、置有多个用于约束网管径向膨胀的线环或线圈 （6） 。 2. 一种由权利要求 1 所述仿生肌肉纤维制成的仿生肌体， 其特征在于 ： 它由多条所述 中空管 （5） 并联组成的纤维束， 和分别固连在所述纤维束两端的液体分配器 （7、 8） 组成 ； 所 述液体分配器 （7、 8） 均由密封腔室构成， 每条中空管 （5） 的两端口分别与对应的液体分配 器 （7、 8） 的密封腔室相连通 ； 在两液体分配器 （7、 8） 密封腔室壁上分别开设有进出液口 （9、 10） 。 权 利 要 求 书 CN 102579158 A 2 1/2 页 3 仿生肌肉纤维及其制成的仿生肌体 技术领域 0001 本发明涉及

5、仿生肌肉纤维， 本发明还涉及该仿生肌肉纤维制成的仿生肌体。 背景技术 0002 仿生材料是一门属于生物科学与技术科学交叉的边缘科学 , 其任务是将生物系 统的优异能力及产生的功能原理和作用机理作为生物模型进行系统研究 , 再运用于新技 术设备的设计与制造 ,或者使人造技术系统具有类似生物系统的特征。 如何结合生物肌肉 结构， 制造出一种仿生肌肉纤维， 进而制造出仿生肌体， 为将仿生材料运用于动力设备打下 基础， 目前还未见诸有关这方面报道。 发明内容 0003 本发明目的在于提供一种仿生肌肉纤维， 本发明另一目的在于提供该仿生肌肉纤 维制成的仿生肌体。 0004 为实现上述目的， 本发明采取下

6、述技术方案 ： 本发明所述的仿生肌肉纤维， 它为由经线和纬线或网格线编织而成的网管、 和复合在 所述网管内表面或 / 和外表面的弹性材料所组成的中空管 ； 所述网管的纬线为螺旋曲线或 波浪曲线排列布置或为弹性线材 ； 所述网格线可由一根或多根线编织而成 ； 沿网管轴向间 隔设置有多个用于约束网管径向膨胀的线环或线圈。 0005 本发明所述仿生肌肉纤维制成的仿生肌体， 它由多条所述中空管并联组成的纤维 束， 和分别固连在所述纤维束两端的液体分配器组成 ； 所述液体分配器由密封腔室构成， 每 条中空管的两端口分别与对应的液体分配器密封腔室相连通 ； 在液体分配器密封腔室壁上 分别开设有进出液口。

7、0006 本发明优点在于当仿生肌肉纤维管腔内充入高压流体时， 在流体压力作用下， 使 得仿生肌肉纤维径向发生膨胀， 造成仿生肌肉纤维沿轴向收缩从而产生拉力 ； 流体压力越 高， 产生的拉力越大 ； 由于沿网管轴向间隔设置有多个用于约束网管径向膨胀的线圈或线 环， 仿生肌肉纤维形成一连串串联的仿生肌肉单元。 流体泄压时， 在外力和材料本身弹性作 用下实现径向和轴向恢复， 拉力减小或消失。 所述仿生肌肉纤维可连续生产成管材， 在应用 时按需截取， 方便组合成不同长短、 粗细的仿生肌体， 满足不同位置、 不同拉力的需要。 0007 将所述仿生肌肉纤维按需要截取若干条并联组合成纤维束， 在所述纤维束两

8、端分 别固连开设有进出液口的液体分配器， 这样即可组成仿生肌体。 在相同流体压力情况下， 增 加仿生肌肉纤维的根数可使仿生肌体的拉力增加。 0008 由于仿生肌肉纤维具有非常好的柔韧性， 因此， 仿生肌体具有很强的外形适应性。 在医疗应用时， 可制作成结构简单、 控制容易、 仿真度很高的假肢。在工业机器人、 机械手、 行走机构、 仿生玩具等应用中， 仿生肌体可代替气缸或液压缸， 其结构更加简单紧凑。将仿 生肌体串联组合可应用于仿生象鼻、 仿生蛇、 仿生鱼尾或鱼鳍等 ； 组合运用仿生肌体可应用 于仿生鸟翼、 仿生肢体、 机械手、 行走机构等。 说 明 书 CN 102579158 A 3 2/2

9、 页 4 0009 仿生肌体与机械骨架又组合成仿生机构， 与流体泵、 流体管路、 流体控制阀、 控制 系统共同实现机械运动。 附图说明 0010 图 1 是本发明所述仿生肌肉纤维的结构示意图。 0011 图 2 是图 1 的 C 部放大结构示意图。 0012 图 3.1 和图 3.2 是图 1 的 D 部网管的局部放大结构示意图。 0013 图 4 是图 1 的充液状态结构示意图。 0014 图 5 是本发明所述仿生肌体的结构示意图。 0015 图 6 是图 5 的 A-A 剖视结构示意图。 0016 图 7 是图 5 的 B 部放大结构示意图。 具体实施方式 0017 如图 1、 图 2、

10、图 3.1、 图 3.2、 图 4 所示， 本发明所述的仿生肌肉纤维， 它为由经线 1 和纬线 2 或网格线 3 编织而成的网管、 和复合在所述网管内、 外表面的弹性材料 4 所组成的 中空管 5 ； 如图 3.1 所示， 所述网管的纬线 2 为螺旋曲线排列布置， 或如图 3.2 所示为网格 线 3 布置 ； 沿网管轴向间隔设置有多个用于约束网管径向膨胀的线环或线圈 6。 0018 如图 5、 图 6、 图 7 所示， 本发明所述由仿生肌肉纤维制成的仿生肌体， 它由多条所 述中空管5并联组成的纤维束， 和分别固连在所述纤维束两端的液体分配器7、 8组成 ； 所述 两液体分配器 7、 8 均由密封腔室构成， 每条中空管 5 的两端口分别与对应的液体分配器 7、 8 密封腔室相连通 ； 在两液体分配器 7、 8 的密封腔室壁上分别开设有进出液口 9、 10。 说 明 书 CN 102579158 A 4 1/2 页 5 图 1 图 2 图 3.1 图 3.2 图 4 说 明 书 附 图 CN 102579158 A 5 2/2 页 6 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 102579158 A 6