许文智，武广斌，王 佩，杨 航，薛皓然，周程程，孙宇博

(北华大学 机械工程学院，吉林 吉林 132021)

近年来，随着人们生活水平的日益提高，服务型机器人的市场越来越大.服务型机器人具有良好的安全性和人机交互能力[1-7].常见的直线驱动器如直线电机、液压缸等，其重量较大、体积大、柔性差的缺点[8]不能满足服务型机器人对安全性的要求，因此对柔性直线驱动器需求愈发迫切.本文设计研发了一种新型的轴向驱动器：气动柔性三肌肉轴向驱动器.该轴向驱动器具有重量轻、柔性好、无污染性的特点，弥补了常见轴向驱动器重量大、柔性差的缺点.

1 轴向驱动器的结构和变形原理

1.1 轴向驱动器结构

轴向驱动器结构如图1(a)所示，硅氟橡胶管嵌套在轴向密布排列的约束环内部.约束环内部圆孔内装有3个导向杆，导向杆两端有螺纹分别与上、下端盖连接固定.硅氟橡胶管通过上、下堵头进行密封形成人工肌肉，下堵头留有通气口连接快插接头.导向杆为伸缩杆可轴向伸长缩短，利用导向杆轴向伸长来控制硅氟橡胶管的伸长方向.实物如图1(b)所示.

(a) 轴向驱动器三维结构

(b) 轴向驱动器实物图1 轴向驱动器结构

1.2 轴向驱动器变形原理

如图2(a)所示硅氟橡胶管通入气压时的变形原理图，硅氟橡胶管开始膨胀，由于约束环的约束作用硅氟橡胶管不会发生径向膨胀只进行轴向膨胀.硅氟橡胶管膨胀时会挤压带动约束环轴向均匀分布在伸长后的硅氟橡胶……