氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣動(dòng)人工肌肉測試系統(tǒng)。特別是涉及一種氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]氣動(dòng)人工肌肉因具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、輸出力/自重比大、柔性大等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于下肢康復(fù)、醫(yī)療等領(lǐng)域。為了在工程實(shí)踐中更好地對其進(jìn)行伺服控制，需要測定氣動(dòng)人工肌肉的參數(shù)特性。然而現(xiàn)有針對氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性的測試系統(tǒng)均過于簡陋，存在拆裝麻煩、無法快速更換、通用性差等問題。專利CN103940599提出了一種氣動(dòng)肌肉/氣缸綜合測試系統(tǒng)，但該裝置僅能測試某一型號的氣動(dòng)人工肌肉的靜態(tài)特性，且操作復(fù)雜。無法滿足不同型號氣動(dòng)人工肌肉批量化測試的要求。
[0003]因此，針對以上問題，需要對現(xiàn)有氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性測試系統(tǒng)進(jìn)行合理的設(shè)
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便高效、易于實(shí)現(xiàn)系列化、批量化生產(chǎn)的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置，包括底座，所述的底座上的一端固定設(shè)置有支撐架，所述底座上沿長度方向的兩側(cè)通過固定安裝的兩條導(dǎo)軌座設(shè)置有兩條導(dǎo)軌，所述兩條導(dǎo)軌上通過滑塊滑動(dòng)的連接有氣缸連接板，所述支撐架上在兩條導(dǎo)軌之間分別通過安裝在靠近支撐架一端的絲杠支撐側(cè)組件和遠(yuǎn)離支撐架一端的絲杠支座組件設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)氣缸連接板沿所述導(dǎo)軌移動(dòng)的絲杠，所述絲杠位于絲杠支座組件的一端貫穿絲杠支座組件連接用于通過驅(qū)動(dòng)所述絲杠旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣缸連接板移動(dòng)的手輪，所述氣缸連接板上設(shè)置有氣缸，所述氣缸的驅(qū)動(dòng)端連接拉力傳感器的一端，所述拉力傳感器的另一端通過連接板連接被測試的氣動(dòng)人工肌肉的非進(jìn)氣端，所述氣動(dòng)人工肌肉的進(jìn)氣端固定在所述的支撐架上，所述支撐架上還通過連接桿連接位移傳感器的一端，所述位移傳感器的另一端通過螺絲固定在所述連接板上。
[0006]所述的支撐架是通過墊鐵固定設(shè)置在底座上。
[0007]所述氣缸的驅(qū)動(dòng)端是通過第二連接件連接拉力傳感器的一端。
[0008]所述的拉力傳感器是通過第一連接件與連接板相連。
[0009]在所述的絲杠上位于絲杠支座組件和手輪之間設(shè)置有防轉(zhuǎn)動(dòng)固定件。
[0010]—種氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括有氣源組件，所述氣源組件的出氣口分別連接第一電磁閥、第二電磁閥和第三電磁閥的第I閥口，所述第一電磁閥的第m閥口連接氣缸的無桿腔氣口，所述第二電磁閥的第m閥口連接氣缸的有桿腔氣口，所述第三電磁閥的第m閥口連接氣動(dòng)人工肌肉的進(jìn)氣端，所述第三電磁閥的第π閥口連接第四電磁閥的第?閥口，所述氣缸無桿腔氣口設(shè)置有第一氣壓傳感器，所述氣缸有桿腔氣口設(shè)置有第二氣壓傳感器，所述氣動(dòng)人工肌肉的進(jìn)氣端設(shè)置有第三氣壓傳感器，其中，所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的電磁驅(qū)動(dòng)線圈分別各通過一個(gè)固態(tài)繼電器連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字量輸出端，所述第一氣壓傳感器、第二氣壓傳感器、第三氣壓傳感器、拉力傳感器和位移傳感器的信號端分別連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的模擬量輸入端，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接計(jì)算機(jī)。
[0011]所述的固態(tài)繼電器輸入端的負(fù)極連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的接地端，固態(tài)繼電器輸入端的正極連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的數(shù)字量輸出端，所述的固態(tài)繼電器輸出端的負(fù)極分別連接所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的24V接線端，固態(tài)繼電器輸出端的正極連接開關(guān)電源的24V接線端，所述第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥和第四電磁閥的地端連接開關(guān)電源的接地端。
[0012]本發(fā)明的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有如下有益效果:
[0013]1.本發(fā)明利用氣缸可以實(shí)現(xiàn)氣動(dòng)人工肌肉的靜態(tài)特性的綜合測試，包括等壓測試、等長測試和等張測試；
[0014]2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便、可以快捷地實(shí)現(xiàn)各種內(nèi)徑和長度的氣動(dòng)人工肌肉測試的切換；
[0015]3.本發(fā)明利用直線導(dǎo)軌和絲杠可以快速定位和鎖緊。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2是本發(fā)明氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成原理示意圖；
[0018]圖3是本發(fā)明氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)原理圖。
[0019]圖中
[0020]1:底座2:導(dǎo)軌座
[0021]3:墊鐵4:支撐架
[0022]5:連接桿6:氣動(dòng)人工肌肉
[0023]7:位移傳感器8:絲杠支撐側(cè)組件
[0024]9:連接板10:第一連接件
[0025]11:拉力傳感器12:第二連接件
[0026]13:氣缸14:氣缸連接板
[0027]15:滑塊16:導(dǎo)軌
[0028]17:絲杠18:絲杠支座組件
[0029]19:防轉(zhuǎn)動(dòng)固定件20:手輪
[0030]21:第一電磁閥22:第二電磁閥
[0031]23:第三電磁閥24:第四電磁閥
[0032]25:第一氣壓傳感器26:第二氣壓傳感器
[0033]27:第三氣壓傳感器28:氣源組件
[0034]29:數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)30:計(jì)算機(jī)
[0035]31:固態(tài)繼電器32:開關(guān)電源
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。
[0037]如圖1所示，本發(fā)明的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置，包括底座1，所述的底座1上的一端固定設(shè)置有支撐架4，所述的支撐架4是通過墊鐵3固定設(shè)置在底座1上。所述底座1上沿長度方向的兩側(cè)通過固定安裝的兩條導(dǎo)軌座2設(shè)置有兩條導(dǎo)軌16，所述兩條導(dǎo)軌16上通過滑塊15滑動(dòng)的連接有氣缸連接板14，所述支撐架4上在兩條導(dǎo)軌16之間分別通過安裝在靠近支撐架4 一端的絲杠支撐側(cè)組件8和遠(yuǎn)離支撐架4 一端的絲杠支座組件18設(shè)置有用于驅(qū)動(dòng)氣缸連接板14沿所述導(dǎo)軌16移動(dòng)的絲杠17，氣缸連接板14與絲杠17是通過螺旋副相連接。所述絲杠17位于絲杠支座組件18的一端貫穿絲杠支座組件18連接用于通過驅(qū)動(dòng)所述絲杠17旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣缸連接板14移動(dòng)的手輪20，在所述的絲杠17上位于絲杠支座組件18和手輪20之間還設(shè)置有防轉(zhuǎn)動(dòng)固定件19。所述氣缸連接板14上設(shè)置有氣缸13，所述氣缸13的驅(qū)動(dòng)端連接拉力傳感器11的一端，所述氣缸13的驅(qū)動(dòng)端是通過第二連接件12連接拉力傳感器11的一端。所述拉力傳感器11的另一端通過連接板9連接被測試的氣動(dòng)人工肌肉6的非進(jìn)氣端，所述的拉力傳感器11是通過第一連接件10與連接板9相連。所述氣動(dòng)人工肌肉6的進(jìn)氣端固定在所述的支撐架4上，所述支撐架4上還通過連接桿5連接位移傳感器7的一端，所述位移傳感器7的另一端通過螺絲固定在所述連接板9上。
[0038]通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪20帶動(dòng)絲杠17做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，絲杠17通過螺旋副帶動(dòng)與之相連的氣缸連接板14和滑塊15沿著導(dǎo)軌16做直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)氣缸13的直線運(yùn)動(dòng);轉(zhuǎn)動(dòng)防轉(zhuǎn)動(dòng)固定件19的手柄，鎖緊絲杠17，從而鎖緊與絲杠17相連的氣缸連接板14，進(jìn)而鎖緊與之相連的氣缸13。
[0039]如圖2所示，本發(fā)明的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括有氣源組件28，所述氣源組件28的出氣口分別連接第一電磁閥21、第二電磁閥22和第三電磁閥23的第I閥口，所述第一電磁閥21的第ΙΠ閥口連接氣缸13的無桿腔氣口，所述第二電磁閥22的第ΙΠ閥口連接氣缸13的有桿腔氣口，所述第三電磁閥23的第m閥口連接氣動(dòng)人工肌肉6的進(jìn)氣端，所述第三電磁閥23的第Π閥口連接第四電磁閥24的第I閥口，所述氣缸13無桿腔氣口設(shè)置有第一氣壓傳感器25，所述氣缸13有桿腔氣口設(shè)置有第二氣壓傳感器26，所述氣動(dòng)人工肌肉6的進(jìn)氣端設(shè)置有第三氣壓傳感器27，其中，所述第一電磁閥21、第二電磁閥22、第三電磁閥23和第四電磁閥24的電磁驅(qū)動(dòng)線圈分別各通過一個(gè)固態(tài)繼電器31連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29的數(shù)字量輸出端，所述第一氣壓傳感器25、第二氣壓傳感器26、第三氣壓傳感器27、拉力傳感器11和位移傳感器7的信號端分別連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29的模擬量輸入端，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29連接計(jì)算機(jī)30。
[0040]如圖3所示，所述的固態(tài)繼電器31輸入端的負(fù)極連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29的接地端GND，固態(tài)繼電器31輸入端的正極連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29的數(shù)字量輸出端D0，所述的固態(tài)繼電器31輸出端的負(fù)極分別連接所述第一電磁閥21、第二電磁閥22、第三電磁閥23和第四電磁閥24的24V接線端，固態(tài)繼電器31輸出端的正極連接開關(guān)電源32的24V接線端，所述第一電磁閥21、第二電磁閥22、第三電磁閥23和第四電磁閥24的地端連接開關(guān)電源32的接地端。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29的控制信號經(jīng)過固態(tài)繼電器31放大后驅(qū)動(dòng)第一電磁閥21、第二電磁閥22、第三電磁閥23和第四電磁閥24動(dòng)作。
[0041]本發(fā)明的氣動(dòng)人工肌肉靜態(tài)特性綜合測試裝置及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，工作過程如下:通過轉(zhuǎn)動(dòng)手輪20，調(diào)節(jié)氣缸13的位置，使得氣動(dòng)人工肌肉6處于初始長度位置，轉(zhuǎn)動(dòng)防轉(zhuǎn)動(dòng)固定件19的手柄，鎖緊絲杠17，從而鎖緊與之相連的氣缸13，通過計(jì)算機(jī)30控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29輸出的數(shù)字量經(jīng)過固態(tài)繼電器31放大后驅(qū)動(dòng)第一電磁閥21和第二電磁閥22調(diào)節(jié)氣缸13有桿腔和無桿腔的氣壓，使得氣缸13產(chǎn)生的拉力大于氣動(dòng)人工肌肉6的最大拉力，通過計(jì)算機(jī)30控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)29輸出的數(shù)字量，經(jīng)過固態(tài)繼電器31放大后驅(qū)動(dòng)第一電磁閥21和第二