人工肌肉

摘要： 总结湿驱动仿生人工肌肉纤维材料的研究进展。概述了具有不同外界刺激柔性驱动响应人工肌肉材料的驱动机理和形变特征,重点总结和分析了纤维状湿驱动仿生人工肌肉常用原材料、构型、驱动机制及其性能的研究进展,介绍湿驱动仿生人工肌肉在智能服装、柔性机器人以及医疗辅助装置等领域的潜在应用,对今后研究提出建议。认为:制备具有多重刺激响应、集成一体化和驱动耐久性优良的人工肌肉材料仍是当前的研究热点,对于将湿驱动人工肌肉通过机织、针织、编织等手段加工成智能纺织品,实现更为复杂的运动等方面还需深入探究。

摘要： 驱动模块是软体机械手中最重要的组成部分之一。针对现有技术进行改进创新,在原有复合软材料中加入石墨烯,质量分数为0.5~3 wt.%,探究其对人工肌肉驱动过程中热传导能力的影响。在100°C恒温加热平台上对各组样品进行加热升温,利用热成像仪拍摄样品的升温过程,使用DZDR-S型导热仪测量样品的导热系数与热扩散系数,使用激光共聚焦显微镜对各组样品表面形貌进行表征。实验结果表明:石墨烯的加入改善了复合材料传热性能,其含量为3 wt.%时效果最好,且石墨烯在混合物中更好的分散能改善复合软体材料的传热能力。

摘要： 把镍钛合金形状记忆纤维加入“体型庞大”的婚纱或者演出服中,折叠后只需用电吹风吹一下就会恢复原形;用聚氨酯类新材料制成的智能运动服、登山服,能在环境温度较高时产生散热和水汽通道;随着“人工肌肉”纤维的应用,未来可能还会出现更“聪明”的具有形状记忆功能的服装。近期,俄罗斯斯科尔科沃科学技术学院的研究人员利用挤压成型工艺制成了一种形状记忆材料,这种材料能在变形后恢复原来的形状。

摘要： 研制一种伸长型气动人工肌肉,建立静力学理论模型,开展不同约束条件下人工肌肉驱动力性能对比试验,得到约束条件对人工肌肉驱动力性能的影响规律.结果表明:人工肌肉理论模型与试验结果基本吻合;约束环内腔面积对驱动力有影响,压力较低时约束环内腔面积小的人工肌肉驱动力大,压力较高时约束环内腔面积较大的人工肌肉驱动力大;约束环内腔与气囊外壁形状吻合度越高驱动力越大.

摘要： 随着仿生机器人、智能控制及人工智能等领域的发展,传统的机械驱动方式已无法满足相关领域对致动系统提出的柔性、高效及多源刺激响应性等要求,因此需发展新型的人工肌肉材料。以碳纳米管和石墨烯为代表的烯碳材料具有轻质、高强、高电导率和柔性等特征,在人工肌肉领域展现出了巨大的应用潜力。以烯碳材料为基元构筑宏观组装体材料,或以烯碳材料为添加相制备纳米复合材料,可在微观和宏观架起桥梁,实现烯碳材料在人工肌肉领域的应用。本文基于上述两种应用形式,综述了烯碳材料在人工肌肉领域的应用进展。首先从一维纤维和二维薄膜的烯碳人工肌肉宏观表现形态出发,介绍了既作为结构材料,又提供了响应、驱动功能的烯碳材料在人工肌肉中的应用。接着从机电性能、可编程的响应形变以及传感功能三个方向,介绍了烯碳材料作为增强赋能相在人工肌肉材料中的功能性应用。最后阐述了基于烯碳材料人工肌肉的机遇与挑战。

摘要： 采用镀银尼龙纤维自加捻,并与常规尼龙纤维共加捻,分别制备了2种电热驱动的尼龙螺旋纤维人工肌肉。通过编程输入电的频率、大小和循环次数系统地研究了2种聚合物纤维人工肌肉的驱动行为。结果表明,通过共加捻能调控复合尼龙螺旋纤维人工肌肉的电阻特性,在相同的输入电功率下,复合尼龙螺旋纤维人工肌肉产生更高的温度从而表现出更好的驱动性能。镀银尼龙螺旋纤维人工肌肉表现出6.34%的最大驱动形变、382 J/kg的最大能量密度和468 W/kg的最大功率密度。复合尼龙螺旋纤维人工肌肉表现出7.42%的最大驱动形变、428 J/kg的最大能量密度和531 W/kg的最大功率密度。2种聚合物纤维人工肌肉的驱动循环均能超过1万次,且驱动形变无明显衰减。

摘要： 为解决纤维基人工肌肉在智能纺织品实际应用中的障碍,针对目前纤维基人工肌肉存在刺激条件苛刻、化学毒性、材料和制备成本高等问题,探讨具有良好亲肤性的羊毛纱线人工肌肉的纺制、性能及应用。通过对天然羊毛纤维加捻,将加捻后的纤维对折形成自平衡的双螺旋结构,然后采用氧等离子体进一步清洁和激活双螺旋结构表面,并进一步制备机织物人工肌肉驱动器。通过扫描电镜、拉伸强力测试仪、高速摄像机等表征分析手段,探讨羊毛纱线人工肌肉的致动性能与影响因素。结果显示:氧等离子体刻蚀后的羊毛纱线人工肌肉具有对干湿状态的快速响应和可逆的扭转变形,其扭转角度可达373(°)/cm;且展现出优异的循环驱动性能,织物驱动器在水雾刺激下具有良好的二维卷曲致动性能,为湿响应智能纺织品的开发提供了新的策略。

摘要： 人工肌肉领域是一个高度跨学科的研究领域,在过去30年中发展迅速.人工肌肉是指一类材料在受到外部刺激如电压、电流、温度、压力、光线、湿度等产生响应,通过自身结构的变化而产生形变的材料,其在软体机器人、假肢、外骨骼及温度调节服等多种应用中具有非常重要的作用.人工肌肉根据其宏观表现形态一般可分为膜状和纤维状.纤维状人工肌肉可将外界刺激导致的体积膨胀通过其螺旋结构转换为纤维径向的转动和轴向的收缩,从而形成旋转驱动和伸缩驱动,其能量转换效率、功率密度以及做功都远高于现有的一些膜状驱动器.另外,纤维状人工肌肉不仅可以完成伸缩、转动等运动,还可通过并股和编织等方式实现更复杂的运动,因其力学性能优异、柔韧性好,且在形式上更接近自然生物肌肉,从而更具优势.人工肌肉纤维还可以以多种不同的形式进行驱动,包括温差驱动、溶剂/气体吸附或渗透驱动、电化学驱动以及气压驱动.近年来,基于柔性纤维状材料的人工肌肉的研究取得了很大的进展.人工高分子纤维(如尼龙线)、人工无机纤维(如碳纳米管纤维、石墨烯纤维等)、天然纤维(如蜘蛛丝、蚕丝等)因具有本征柔性的特征,在人工肌肉纤维的原材料上扮演着重要角色.本文综述了人工肌肉纤维的研究进展,分别对人工肌肉纤维的驱动材料、工作机制、驱动方式、评价参数及智能织物方面进行了总结,并在最后对人工肌肉纤维领域亟待解决的问题进行了分析与讨论.

摘要： 为解决微机电系统中执行器的非接触式远程控制问题,本文主要对电纺制备Fe3O4/PVA磁性人工肌肉及其性能进行研究.采用静电纺丝技术,制备出具有磁性的Fe3O4/PVA复合纳米纤维,并通过卷曲和绞制操作,进一步制得纳米绳索.同时,利用综合物理性质测量系统(PPMS-VSM),对制备的Fe3O4 /PVA复合纳米纤维进行磁性表征,并采用Matlab软件进行仿真计算,利用有限元方法模拟了永磁体周围的磁场分布.实验结果表明,所制备的Fe3O4/PVA复合纳米纤维具有超顺磁性,表现出对磁场的响应特性,说明,Fe3O4 /PVA纳米绳索可应用于人工肌肉执行器,且该人工肌肉的反应随着磁场的增加而迅速增加,但该人工肌肉受力不均匀.通过分析磁体周围的磁场梯度变化,解释了力随着磁场的增加而增加的现象.该研究为微纳米人工肌肉的进一步研究提供了理论依据.

摘要： 螺旋卷绕型聚合物人工肌肉作为一种新型致动器,因具有较高的柔韧性、通用性和功率密度,在柔性驱动领域具有广阔的应用前景.本文设计了一种螺旋卷绕型人工肌肉驱动的多自由度机械手指模型,建立了热驱动型人工肌肉的物理模型,实现了对机械手指多关节偏转的控制和运动分析.结果表明,人工肌肉的收缩量随温度的增加呈非线性增加;机械手指的关节偏转角随温度或肌肉收缩量的增大而增大.提出的人工肌肉驱动的多自由度手指模型,为实现其在机械手领域中的应用奠定了基础.

摘要： 水压人工肌肉与气动人工肌肉因介质压缩性差异，驱动过程和特性不同。为了实现水压人工肌肉的良好驱动与控制，需要设计专用的液压回路和分析其驱动特性。采用水液压比例节流阀调节的液压半桥控制肌肉压力，通过建立水压人工肌肉驱动控制系统的AMESim模型，仿真分析了水压人工肌肉在不同液桥参数和负载作用下的动态特性。结果表明，水压人工肌肉应根据初始几何尺寸选取适当流量的比例阀组成控制液桥，负载质量小时可增大流量提高系统的快速性，控制液桥流量和负载质量增大会伴随超调的产生和增大。仿真模型和分析结果为水压人工肌肉驱动系统设计和研究奠定了基础。

摘要： 电控机械式自动变速器(AMT)的离合器控制是AMT开发中的一项关键技术。离合器的接合以冲击度最大值为约束条件,以减少离合器滑摩功为原则,其接合过程是非线性的。人工肌肉的非线性特性能满足离合器接合要求。

摘要： 本文以丙烯腈为单体借助非均相的接枝共聚和水解反应由纤维素纤维制备了离子化水凝胶表层复合纤维构筑体(ih-SCFA),考察了其结构和性能.研究发现，ih-SCFA在水/甲醇互换介质中显示了优异的化学力学特性,并探明了其发生的结构原因。结果表明，运用ih-SCFA模型的原理和方法有望开发新型人工肌肉。

摘要： 气动人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注.本文设计了一种采用气动人工肌肉作为驱动器的七自由度的仿人手臂,并且通过实验,说明仿人机械手臂能够较好的实现7个自由度的运动.

摘要： 本文介绍了一种新型智能作动器Pt/Nafion系电致动膜(Electroactive Polymer Actuators,EPAs)--也可称为人工肌肉(Artificial Muscles),概述了该作动器的特性和致动机理,并对其制造工艺进行了简要阐述.文章中还分析了当前国际和国内人工肌肉的发展现状,在对人工肌肉特性和应用实例分析的基础上,进一步描述了离子交换膜金属复合材料(ionic polymer metal composite,IPMC),深入探讨了其变形量大、质量轻、驱动电压低、工作环境潮湿、适用于人体等一系列优越的性能,研究了在国内现有条件下用IPMC研制新型和微型电机的可行性.最后展望了人工肌肉在未来新型和微型作动器中的应用前景.

摘要： 本文介绍了一种新型智能作动器Pt/Nafion系电致动膜(Electroactive Polymer Actuators,EPAs)——也可称为人工肌肉(Artificial Muscles),深入探讨了其变形量大、质量轻、驱动电压低、工作环境潮湿、适用于人体等一系列优越的性能,研究了在国内现有条件下用IPMC研制新型和微型电机的可行性.最后展望了人工肌肉在未来新型和微型作动器中的应用前景.

摘要： 人工股份是一种广泛应用于医疗机器人、工业机器人等领域的柔性驱动器.本文采用零极点配置自适应预测控制方案,对系统的滞后进行了补偿,试验结果表明,该方案能有效地提高人工肌肉系统的控制速度和控制精度.

摘要： 该文对人工肌肉驱动关节的刚度控制性能进行了较为深入的研究，推导并得出了两种关节刚度控制方法—调节△Ｐ法和调节Ｐ〈，０〉法的刚度可控制范围，并分析了它们各自控制的特点，研究结果为编写关节刚度的控制算法，进而为实现关节刚度控制及并联机的ＤＣＣ控制打下了基础。

摘要： 本文在人体肌肉运动机理的基础上,应用气动人工肌肉模型,使用Maya工具对人工腿进行模拟和仿真,深入地了解了气动人工肌肉控制系统,并设计出有效的基于人工生命的智能执行器,使人工腿更具生物体的运动和生理等特征.

摘要： Ionic Polymer-metal Composite(以下简称IPMC)是近年来迅速发展的一种智能材料,以其大变形,低耗能和大推重比的特点受到许多国内外专家的青睐.对IPMC型人造肌肉的材料特点、运动学特性以及在电压激励下的响应进行了分析,同时设计并制作了一种微型柔性爪机构.对其进行详细的实验测试之后,得到了该手爪机构的运动学参数,并结合前人的理论提出了自己的理论模型,为下一步的优化设计及运动控制奠定了基础.该手爪具有柔韧性好、低电压驱动、抓取时软接触以及良好的响应性能等特点,具有很大的发展潜力和广阔的应用前景.

摘要： 本发明提供用于增加肌肉量的食品组合物、肌肉量增加剂、运动障碍综合征治疗剂、少肌症治疗剂、运动功能维持剂、肌萎缩相关基因表达抑制剂、肌肉蛋白质分解抑制剂、肌萎缩预防剂、肌肉合成相关基因表达促进剂及肌肉合成促进剂。用于增加肌肉量的食品组合物、肌肉量增加剂、运动障碍综合征治疗剂、少肌症治疗剂、运动功能维持剂、肌萎缩相关基因表达抑制剂、肌肉蛋白质分解抑制剂、用于预防肌萎缩、肌肉合成相关基因表达促进剂及肌肉合成促进剂的特征在于含有来源于裸藻的物质作为活性成分。

摘要： 一种人工肌肉，由橡胶球、限向块、钢丝构成；橡胶球内部有空腔,空腔有进气通道；橡胶球的壁中有螺旋孔腔作为螺旋轨道；钢丝缠绕螺旋轨道内；限向块具有很强的刚性限制橡胶球的膨胀方向为螺旋轨道径向方向；通过增加内的气压后；橡胶球在螺旋轨道径向方向上膨胀，导致螺旋轨道的螺旋直径增大；进而导致钢丝在螺旋轨道的轴向上收缩；使用时可以将钢丝的两端连接在需要致动的机械关节两端。一种人工肌肉，其特征在于：驱动体合理的包含运用前述的人工肌肉。一种使用人工肌肉的机器，其特征在于：具有所述的人工肌肉。机器人，其特征在于，使用所述的人工肌肉。本发明的有益效果：结构简单，经济实用。

摘要： 本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于肌肉非线性特性的人工肌肉模块，旨在解决现有机器人柔顺性差、无法完成复杂且高精度的装配动作问题，本发明人工肌肉模块包括本体结构件、拉紧单元、伸缩单元、气动肌腱；伸缩单元包括导向装置、弹性部件；导向装置包括固定部和移动部；弹性部件和气动肌腱均与导向装置的移动部相连；拉紧单元包括驱动部件、柔性连接件；本发明主动收缩时气动肌腱与驱动部件可以带动柔性连接件拉动导向装置的移动部移动，被动拉伸时弹性部件提供被动拉力，从而模拟出肌肉工作状态时的非线性特性，本发明的人工肌肉模块具有柔顺性，可使装配本发明的机器人实现复杂且高精度的装配动作。

摘要： 本发明公开了一种电化学人工肌肉体系及电化学人工肌肉测试装置。所述电化学人工肌肉体系，包括：工作电极，包括具有螺旋结构的导电纤维；对电极，含有选定金属元素；电解质，包括含有选定离子的离子液体，所述选定离子中包含所述选定金属元素；其中，所述工作电极、对电极均与所述电解质接触。本发明实施例提供的一种基于铝离子电池体系的人工肌肉体系，具有收缩保持特性，即在施加电压时人工肌肉纤维收缩，在撤除电压后，人工肌肉纤维的收缩状态仍然能够得到保持，在450s内几乎无任何衰减，同时人工肌肉纤维具有良好的能量储存性能，容量为20‑100mAh g‑1，使得驱动过程中注入人工肌肉的能量被存储，避免大的能量损耗。

摘要： 一种人工肌肉堆叠，包括多个人工肌肉层。每个人工肌肉层包括一个或多个人工肌肉，该人工肌肉包括具有电极区域和可扩张流体区域的壳体、容纳在壳体内的介电流体、以及位于电极区域中的具有第一和第二电极的电极对。第一电极和第二电极均包括两个或更多个接片部分和两个或更多个桥接部分。两个或更多个桥接部分互连相邻的接片部分。第一和第二电极中的至少一个包括位于接片部分之间并环绕可扩张流体区域的中心开口。多个人工肌肉层被布置成使得每个人工肌肉层的人工肌肉的可扩张流体区域与相邻人工肌肉层的一个或多个人工肌肉的至少一个接片部分重叠。

摘要： 一种人工肌肉，包括：壳体，所述壳体具有电极区域和可扩张流体区域；电极对，所述电极对包含定位于所述壳体的电极区域中的第一电极和第二电极；电介质流体，所述电介质流体容纳于所述壳体内；以及加强构件，所述加强构件定位于所述壳体与所述第一电极和所述第二电极二者中的至少一者之间，所述加强构件沿从所述电极区域的相对边缘朝向所述可扩张流体区域的方向增加所述壳体的刚度，其中所述电极对能在非致动状态与致动状态之间致动，以使得从所述非致动状态至所述致动状态的致动将所述电介质流体引导至所述可扩张流体区域中。本申请还提供了一种用于致动人工肌肉的方法。

摘要： 本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于肌肉非线性特性的人工肌肉模块，旨在解决现有机器人柔顺性差、无法完成复杂且高精度的装配动作问题，本发明人工肌肉模块包括本体结构件、拉紧单元、伸缩单元、气动肌腱；伸缩单元包括导向装置、弹性部件；导向装置包括固定部和移动部；弹性部件和气动肌腱均与导向装置的移动部相连；拉紧单元包括驱动部件、柔性连接件；本发明主动收缩时气动肌腱与驱动部件可以带动柔性连接件拉动导向装置的移动部移动，被动拉伸时弹性部件提供被动拉力，从而模拟出肌肉工作状态时的非线性特性，本发明的人工肌肉模块具有柔顺性，可使装配本发明的机器人实现复杂且高精度的装配动作。

摘要： 本发明公开了一种电学自修复人工肌肉纤维及其制备方法，属于人工肌肉材料技术领域；所述纤维从内到外依次包括弹性硅胶层、内电极层、弹性硅胶层、准固态弹性体层、弹性硅胶层及外电极层；所述准固态弹性体层包括热塑性弹性体和填充于所述热塑性弹性体中的介电液；制备方法为：在热塑性纤维模板表面依次涂覆弹性硅胶，内电极和弹性硅胶，然后去除热塑性纤维模板，以此为收集模板，静电纺丝得到表面包覆热塑性弹性体的复合纤维，之后依次涂覆弹性硅胶和外电极，灌注介电液并封装即可；本发明提供的电学自修复人工肌肉纤维能量密度、功率密度和驱动频率高，具有电学自修复能力，不容易发生高压击穿失效，适用于类人机器人、智能假肢等应用。

摘要： 本发明涉及一种人工肌肉，特别涉及一种以碳纤维为基底的PH响应人工肌肉的制备方法，将分离出的碳纤维束两端固定并充分垂直拉伸，通过溶液‑凝胶法制备具有PH响应的聚合物混合溶液，然后将混合溶液滴涂在竖直挂立的纤维束上，在常温下引发聚合并冷冻干燥，形成气凝胶复合纤维，最后通过负载加捻以及聚合物激活处理，得到PH响应人工肌肉。采用碳纤维作为致动器基底材料，提高了聚合物致动的应力应变能力和循环寿命，并提供了聚合膨胀时的作用力方向，使聚合物满足致动器发展中应用性的要求；同时纤维基底为聚合物提供了较大的表面积，利于酸碱溶液的渗透，提高了聚合物的PH响应速度。

摘要： 联合3D打印与类消失模铸造的叠层式人工肌肉构建工艺，属于生物科技技术领域，首先，利用可降解材料聚乳酸(PLA)对驱动层的多“S”形外壳进行3D打印而得到铸造模外壳，并注入天然高分子聚合物——海藻酸钠溶液；其次，在海藻酸钠溶液干燥后，使用一定量的柠檬酸对该铸造模外壳进行溶解处理，以获得无生物毒性且性能良好的水凝胶基人工肌肉驱动层；最后，将具有良好导电性能的碳纳米管水分散液，注入到驱动层的孔隙中，以进行电极层的制备；并对其进行干燥处理而得到叠层式人工肌肉。本发明以提升人工肌肉的各项性能指标，这对于未来人工肌肉的构建及其在各行业的应用发展，都具有重要影响。