空气动力收缩肌肉
时间: 2024-07-12 18:41:19 | 作者: 新闻中心
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缘起于一个我参与的电子动画学项目，发现空气肌肉工作起来与人类肌肉十分相似，还能提供400倍于自身重量的拉力。在扭曲弯折甚至于水下状态也能工作，做起来也不贵哦~
原理速读：“肌肉”由编织管套包裹的橡皮管构成，当管囊里面鼓足气体时，网套就横向扩张，纵向的轴距就被压缩了（因为构成网套的纤维本身不可拉伸），其结果就是“肌肉”缩短了长度，形成一个纵向拉力。
空气肌肉反映出来的效果与人体肌肉是那么的相像——给力增量随着拉升加剧而减少，当然这跟网套的材质和交织角度啥的有关。当网套横向膨胀鼓起的时候，交织的网格也变得更致密，给力增量相应减少。图中，对于相同的负重增量，A状态下的肌肉显然比C状态下的肌肉收缩程度大。依照结构和材质的不同，空气肌肉大约可以在自身原长的40%内伸缩。
负重状态下持续往囊中充气的过程也是增大囊内容积的过程（假设恒温），鼓鼓囊囊的自我膨胀最后被编织网套所约束，因此假如想要产生更大的拉力，就很自然地会想到增大有效容积——最后总结一下，肌肉的拉力由长度，直径，以及网套材质（包括纤维结构，数量和交织角度）共同决定的！
在这里我用同种材质制作了两种尺寸的“肌肉”以演示原理——它们都工作在相同的大气压强下（60psi）但拥有不同的直径和长度。区别也显而易见：负载稍微加重一点，小肌肉就开始挣扎不堪，大肌肉表示仍然很淡定……真相见一楼。
安全需要注意的几点！！测试您的空气肌肉时请务必戴上安全眼镜！高压胶管弹出一个零件可能会引起灰常严重的受伤。
● 现在在一端连接您的1 / 4高压聚合管和给肌肉泵入少量空气，以确保它不漏气。
● 来测试你的空气肌肉吧！在下端挂一个小物体，然后悬挂肌肉，让它自己伸展到全长。
● 它的中间是一个1/ 8的管螺纹接头倒钩水管，怎么把倒钩水管弄进去的呢？在中间垂直的1 / 8空气孔的位置钻21/64的洞。然后用1 / 8螺纹钻在21/64洞上拧出螺纹，这样倒钩水管就可以接上去了。
● 现在剪个8长的3 / 8橡胶管，一端套进刚才加工的零件（钻了1/8孔的一端）。
● 剪长约10的1 / 2编织管（记得用打火机把一段融化封口），然后把它套在橡胶管上。橡胶管的另一端套进另一个加工了的零件。最后，用软管夹子把两端夹紧。
● 现在，你已经做了一些空气肌肉了。 通过增加悬挂物的重量使肌肉达到最大延伸。现在慢慢注入空气，直到60psi。
● 你第一要注意到的是，每注入一点空气肌肉就收缩一点，而且收缩得越来越不给力，直到完全收缩。接下来，您会发现，随着肌肉收缩能力变弱所能承受的负载增加，直到达到极限。这样的一个过程非常类似于人类肌肉。
● 值得注意的是肌肉的大小对肌肉的表现会产生巨大的影响。举个栗子：在22磅（@ 60psi下），较小的肌肉虽然仍旧能承重，但它远不如较大的肌肉收缩得充分。其实空气肌肉的运动是相当复杂的数学模型，特别是考虑到他们的收缩中的变量。如果要逐步阅读，我建议看看这个：
● 空气肌肉能应用于机器人技术（尤其是仿生机器人），矫形器/康复和假肢。
●需要记住的是，空气肌肉必须在有张力的情况下工作。例如：机器手臂经常是两块肌肉连一起动作以相互平衡。一个担任二头肌和一个担任三头肌。
●总体而言，空气中可以建造各种长度和直径的肌肉以满足各种强度的应用，它有个最大的优点就是重量轻。这几个参数很重要：
3）管材。天然乳胶气囊往往有比硅常规使用的寿命更长，但是有些有机硅具有更强大的扩展速率（高达1000％），可承受比乳胶型更大的压力（这在很大程度上将取决于确切的管规）。
4）编织网材料。一些公司已在气囊和网格之间使用氨纶套，以减少磨损。更严格的编织网，还可以改善气囊压力，减少对气囊的压力。
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