氣動人工肌肉執行器( 二 ) 機械

圖2 編織肌肉及其工作
褶皺肌肉執行器由Daerden和Lefeber開發，如圖3所示。這種類型的肌肉在充氣時不涉及材料應變和摩擦。這是由于肌肉膜，它由軸向方向的多個褶皺組成，并通過展開褶皺而膨脹。
此外，平行方向（垂直于軸）的膜應力保持在可忽略不計的小值，并且隨著折疊數量的增加而減小。
基本上，不需要外部能量來使膜膨脹，并且由于沒有摩擦，沒有觀察到滯后現象。這種類型的肌肉的特性取決于全長與最小直徑的比率、膜材料的應變行為、收縮率和施加的壓力。

圖3 褶皺肌肉執行器
編織肌肉和網狀肌肉之間的主要區別在于膜周圍網格的密度，其中具有相對較大孔和編織物的網格緊密編織。
因此，該膜屬于拉伸類型，肌肉只能承受低壓。因此，這種類型的肌肉致動器通常會有一個重新排列的隔膜。圖4a顯示了JMYarlott的Yarlott肌肉，它包括由一系列繩索或股線組成的長球形彈性囊。
該致動器在膨脹狀態下呈球形囊狀，當伸長時，軸向線伸直并將囊推成具有一系列脊和谷的形狀。圖4b顯示了另一種類型的網狀肌肉，機器人肌肉執行器(ROMAC) ，由G.Immega和M.Kukolj于1986年設計。
ROMAC由一個鉸接的多葉囊組成，該囊由金屬絲網固定，兩端由配件封閉，其中囊由護套制成，其特點是高拉伸剛度、柔韌性和液密性。網或安全帶由不可拉伸的柔性張力連接件組成，這些張力連接件在節點處連接以在網絡中形成四邊菱形孔。
圖4c顯示了M.Kukolj的Kukolj肌肉，這是標準McKibben肌肉的改良版。肌肉的主要區別在于袖子， McKibben肌肉有緊密編織的辮子，而Kukolj設計使用開放式網狀網。在無鉛條件下，網和膜之間存在間隙，只有在適當高的延伸負載下該間隙才會消失。

圖4 網狀肌肉
在嵌入式肌肉中，執行器的承載結構嵌入其膜中。 AHMorin的Morin肌肉由嵌入高拉伸剛度螺紋的橡膠管組成。螺紋可以沿致動器的長軸排列或圍繞該軸排列成雙螺旋，并且可以使用纖維材料，如棉、人造絲、石棉或鋼。
根據操作壓力的工作，圖5中顯示了莫林肌的三種設計，即縱向截面所示的超壓設計、負壓設計和同心膜設計。 HABaldwin的Baldwin肌肉，基于Morin肌肉的設計，由彈性膜組成，這是一種非常薄的外科橡膠，由玻璃絲沿軸向嵌入。
K.Nazarczuk于1964年在華沙理工學院開發的負壓人工肌肉(UPAM)與Morin肌肉具有相似的設計。當氣體從膜中吸出時，它以非軸對稱方式塌陷，即，它在中間被擠壓和壓扁。

圖5 嵌入肌肉
由HMPaynter開發的Paynter針織肌肉具有彈性材料制成的球形囊，由堅固、堅韌和柔韌的纖維編織結構增強。當完全膨脹時，肌肉呈現出原始膀胱和編織球體的形狀。圖5顯示了Paynter雙曲面肌肉，這是HMPaynter描述的另一種設計。
肌肉的彈性膜由氯丁橡膠或聚氨酯制成，在完全伸長的狀態下呈旋轉雙曲面的形狀。膜嵌入在套筒中，套筒由不可延伸的柔性金屬線、繩索、聚酯纖維或對位芳綸纖維制成，連接到端部配件上。
圖5顯示了Kleinwachter和Geerk設計的Kleinwachter扭轉裝置，其中充氣膜技術可用于設計扭轉裝置，即扭轉肌。該裝置有一個嵌入加強絲的環形隔膜，其外邊緣連接到環形結構，其內邊緣連接到軸。
編織肌肉是一種結構緊湊的氣動人工肌肉，具有較高的力量輸出能力。由于其編織的纖維結構，編織肌肉可以承受大的壓力，能夠產生強大的力量。然而，編織肌肉的制造工藝復雜，成本較高，維護和修復也相對困難。