贾云瑞，张增猛，车进凯，宁大勇，杜洪伟

(大连海事大学 船舶与海洋工程学院，辽宁 大连 116026)

引言

流体驱动的人工肌肉可以分为气动人工肌肉[1]、油压人工肌肉[2]和水压人工肌肉[3]。人工肌肉由纤维编织网、弹性橡胶管和端部接头组成，在纤维编织网的约束下，向弹性橡胶管中充入流体能够产生一定的收缩力[4]。虽然气动人工肌肉具有结构简单、重量轻、输出力与自重的比值大、柔性大等优点[5]，但是气动人工肌肉的输出力很低，与水压人工肌肉差距尤为明显。因此，选择水压人工肌肉作为驱动器进行设计。水压人工肌肉已经有很多学者进行了研究，YOSHINADA等[6]利用水压人工肌肉制作了三指机械手，这些肌肉的直径和长度分别为3 mm和40～60 mm，并在2 MPa的在工作压力下提供500 N的收缩力；MORI等[7]开发了一种水压人工肌肉，其外径为40 mm，长度为700 mm，且在4 MPa的工作压力下能够提供高达28 kN的收缩力；SANGIAN等[8]研制的小型水压人工肌肉外径6 mm，长度为35～80 mm，在0.25 MPa的压力下输出力达到26 N，适用于外科手术的机器人手指；安莉等[9]对水压人工肌肉的静态数学模型和工作特性也开展了研究工作。然而，单体人工肌肉仅有收缩作用，采用人工肌肉驱动的关节多采用双人工肌肉拮抗式设计[10-11]，基于此，本研究采用双作用式水压人工肌肉设计直线执行器。

实验室已建立水压人工肌肉试验系统，并对编织网材料为芳纶1414，外径为30 mm，橡胶管壁厚为2 mm，初始有效膨胀长度为200 mm的肌肉样本进行测试，工作压力达到6 MPa时产生最大收缩力，约为12 kN[12]。……