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申请/专利权人：吉林大学

摘要：一种集成串联弹性元件的绳驱人工肌肉执行器及控制方法属人工肌肉控制技术领域，本发明的执行器中绕线组件、电机组件和尾部组件自前至后顺序排列，其中绕线组件的前壳后端与电机组件的壳体前端固接；绕线组件中导向支架的二限位台之间的圆轴面与电机组件中壳体的导向孔对滑动连接；该执行器具有内置串联弹性元件，具有缓冲绳索拉力变化的作用，同时可利用弹性元件的形变程度实现绳索拉力的测量；使用非接触式直线位移测量方法来测量弹性元件形变量，能主动控制驱动绳索内部的拉力，使其具有与天然肌肉相似的特性；该执行器可广泛应用于各种机械臂、假肢和外骨骼装置中。本发明的绳索拉力主动控制方法，是一种闭环主动拉力控制方法。

主权项：1.一种集成串联弹性元件的绳驱人工肌肉执行器，其特征在于，由绕线组件A、电机组件B和尾部组件C组成，所述的绕线组件A由滑轮A1、导向支架A2、绳索1、瓷管Ⅰ2、前壳3、瓷管Ⅱ4组成，前壳3前面上部设有孔Ⅰ5；滑轮A1由线轴6和凹槽Ⅰ7组成，线轴6后面中心设有异形孔Ⅱ8；导向支架A2由基体Ⅰ9、限位台Ⅰ11和限位台Ⅱ12组成，限位台Ⅰ11固接于基体Ⅰ9的后部，限位台Ⅱ12固接于基体Ⅰ9的后端；基体Ⅰ9面前部设有孔Ⅲ10；瓷管Ⅰ2固接于前壳3的孔Ⅰ5；滑轮A1位于导向支架A2内，瓷管Ⅱ4经销轴活动连接于基体Ⅰ9的孔Ⅲ10，绳索1后端经瓷管Ⅰ2和瓷管Ⅱ4缠接于滑轮A1的凹槽Ⅰ7中；导向支架A2前部位于前壳3内，导向支架A2的限位台Ⅰ11的后端面和前壳3的后端面在同一垂面；所述的电机组件B由外壳B1、位移感应柔性电路板B2、金属编码盘B3、减速器15、弹簧16、铆接点17、电机18、挡板19、电机导线20组成，减速器输出轴13固接于减速器15的前端；电机尾部输出轴21固接于电机18的后端；减速器15后端通过铆接点17与电机18前端固接；挡板19与电机18后端固接，电机尾部输出轴21穿过挡板19上的孔Ⅳ27；电机导线20穿过挡板19上的挡板过线孔28；弹簧16套于减速器15和电机18外面，弹簧16两端分别由壳体Ⅰ22和挡板19限位；壳体Ⅰ22前面设有导向孔对23和中心孔Ⅰ24，壳体Ⅰ22上面前端设有吊耳Ⅰ25，上面后端设有吊耳Ⅱ26，挡板19上设有孔Ⅳ27和挡板过线孔28；位移感应柔性电路板B2由位移感应线圈29、插头30组成，插头30固接于位移感应线圈29后端；位移感应柔性电路板B2粘贴在壳体Ⅰ22的外侧；金属编码盘B3由基板Ⅰ31和凹槽Ⅱ33组成，基板Ⅰ31设有中心孔Ⅱ32；金属编码盘B3经中心孔Ⅱ32与电机尾部输出轴21过盈连接；所述的尾部组件C由尾部外壳C1、转角感应电路板C2和控制电路板C3组成，尾部外壳C1由壳体Ⅱ34和吊耳Ⅲ35组成，且吊耳Ⅲ35固接于壳体Ⅱ34后上端，壳体Ⅱ34的后面下部设有孔Ⅴ36和孔Ⅵ37；转角感应电路板C2由转角感应线圈基板38、转角感应线圈信号线39和支架Ⅰ40组成，转角感应线圈基板38上设有转角感应线圈41和中心孔Ⅲ42；支架Ⅰ40固接于转角感应线圈基板38前面边沿，转角感应线圈信号线39固接于转角感应线圈基板38后面下部；控制电路板C3由控制电路基板43、通信与供电插座44、感应线圈插座45、电感式角位移传感器信号处理电路46、支架Ⅱ47、通信接口电路48、电感式直线位移传感器信号处理电路49、主控单片机50、电机驱动电路51组成，支架Ⅱ47固接于控制电路基板43的前面边沿，通信与供电插座44和感应线圈插座45固接于控制电路基板43的后面下部；转角感应电路板C2和控制电路板C3前后排列，并位于转角感应电路板C2的转角感应线圈基板38内，转角感应线圈信号线39焊接在转角感应电路板C2和控制电路板C3之间；控制电路板C3的通信与供电插座44与尾部外壳C1中基板Ⅰ31的孔Ⅵ37固接；控制电路板C3的感应线圈插座45与尾部外壳C1中基板Ⅰ31的孔Ⅴ33固接；转角感应电路板C2的转角感应线圈信号线39与控制电路板C3的感应线圈插座45前端固接；支架Ⅰ40和支架Ⅱ47前端固接于挡板19后面，支架Ⅰ40后端固接转角感应线圈基板38；支架Ⅱ47后端固接控制电路基板43；电机组件B的减速器输出轴13前端与绕线组件A中滑轮A1的线轴6的异形孔Ⅱ8过盈连接；尾部组件C的壳体Ⅱ34前端与电机组件B的壳体Ⅰ22后端固接；绕线组件A、电机组件B和尾部组件C自前至后顺序排列，其中绕线组件A的前壳3后端与电机组件B的壳体Ⅰ22前端固接；绕线组件A中导向支架A2的限位台Ⅰ11和限位台Ⅱ12之间的圆轴面与电机组件B中壳体Ⅰ22的导向孔对23滑动连接。

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