[实用新型]一种新型仿生机械手臂控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种新型仿生机械手臂控制装置。

背景技术

仿生机械手臂是机械制造与自动化领域机器人方向的研究热点。在康复辅助机器人、服务机器人、仿生机械等应用领域具有广阔的应用前景。目前仿生机械手臂以电机驱动为主，在关节柔性、动态刚度和能量密度等方面都难以满足使用要求。现今国内也有不少企业和研究所研制了气动肌肉仿生机械手臂，对气动肌肉的实际应用起到了很大的推动作用，中国专利申请公布号CN 105150190A，申请公布日2015.12.16，发明名称：基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，该发明公开了一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌，其中上述肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌依次连接固定在机架上，并采用气动肌肉作为驱动器，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转。该发明体积小、柔性高、仿生程度高。但该专利技术存在缺少人类手臂一个自由度的不足。因为，人的手臂能够实现7个自由度，使得该专利技术仿生程度方面出现了折扣，降低了仿生动作的可靠性，因此，需要一种技术方案解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型仿生机械手臂控制装置，使其实现七自由度仿生，仿生程度高、且仿生动作可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

本实用新型所述的一种新型仿生机械手臂，该手臂结构上采用气动肌肉1～16作为驱动器，使其由肩关节I 41、肩关节II 40、肘关节39和腕关节38组成的7自由度仿人机械手臂，各自由度均由气动肌肉1～16驱动：机架上安装有8根气动肌肉9～16，实现类人手臂肩关节I 41、肩关节II 40的旋内/旋外、屈/伸及内收/外展的3个自由度；上臂安装4根气动肌肉5～8，实现肘关节39屈/伸、旋内/旋外的2个自由度；前臂安装4根气动肌肉1～4，实现腕关节38内收/外展、屈/伸的2个自由度。

本实用新型手臂共有7个自由度，关节的驱动通过气动肌肉1～16的相互对抗实现，其中腕关节38的2个自由度采用4根气动肌肉1～4驱动；肘关节39的2个自由度采用4 根气动肌肉5～8驱动；肩关节的3个自由度，其中对于肩关节I 41的旋转运动采用4根气动肌肉13～16驱动，肩关节II 40的屈伸运动采用4根气动肌肉9～12驱动，以求更加稳定地实现关节运动，因而肩关节采用8根气动肌肉9～16驱动，由此气动回路由气源33、气动三联件32、肩关节回路I34、肩关节回路II35、肘关节回路36、腕关节回路37、气动肌肉1～16构成。

气源33是整个气动回路的动力源，气动三联件32是将空气过滤器、减压阀和油雾器三种气源处理元件组装在一起，用于进入气动回路的气源净化过滤和减压至回路供给额定的气源压力值；肩关节回路I34、肩关节回路II35为控制肩关节的运动；肘关节回路36为控制肘关节39运动；腕关节回路37控制腕关节38运动。从而使得本实用新型手臂中每个关节的驱动都采用相对于人类拮抗肌的两对气动肌肉的对抗作用来实现。

肩关节回路I34、肩关节回路II35、肘关节回路36、腕关节回路37可独立工作，肩关节回路I34、肩关节回路II35、肘关节回路36、腕关节回路37的开闭由两位三通电磁阀28～31控制，两位三通电磁阀28～31通电时，对应的回路工作，两位三通电磁阀28～31断电时，对应的回路不工作。比例压力阀20、21用于调节腕关节38的4根气动肌肉1～4内部压力值，比例压力阀22、23用于调节肘关节39的4根气动肌肉5～8内部压力值，比例压力阀24、25、26、27用于调节肩关节I 41、肩关节II 40的8根气动肌肉9～16内部压力值。

两位四通电磁阀17用于选择机械手臂手爪的上下或左右移动，两位四通电磁阀18用于选择前臂的弯曲或扭曲运动，两位四通电磁阀19用于选择整个机械手臂伸展或抬升运动。整个机械手臂肩关节I 41的旋转运动无需两位四通电磁阀控制。