用于肌肉生物学反向关节的全运动范围可拉伸电气水力人工肌肉

人工肌肉在肌肉生物学机器人和假肢中发挥着关键作用，旨在模拟生物肌肉的产生力量的功能。然而，当前的人工肌肉系统通常仅限于收缩或伸展，不能同时实现。这一限制阻碍了完全功能的人工肌肉生物学系统的发展。我们通过引入一种能够实现收缩和伸展的人工反向肌肉系统来解决这一挑战。我们的设计将非可拉伸电气水力软执行器(HASEL)与电静电 clutch集成于反向肌肉生物学框架中。这种配置使反向关节能够在无因腱部松弛导致的位移损失的情况下实现全运动范围。我们实现了一种同步方法来协调肌肉和clutch单元，确保平滑的运动轮廓和速度。这一方法支持在最高3.2 Hz的工作频率下实现人造肌肉间的无缝转换。虽然我们的原型使用电气水力执行器，但这种肌肉-clutch概念可以适用于其他非可拉伸人工肌肉，如McKibben执行器，扩展了其在反向设置中实现伸展和全运动范围的能力。我们的设计代表了在开发更功能性和高效的人工肌肉生物学系统方面的重大进步，使其能力更接近其生物学对应物。