[发明专利]一种基于气动肌肉与气缸混联的仿人腰关节系统

说明书

本发明公开了一种基于气动肌肉与气缸混联的仿人腰关节系统，以气动肌肉模拟人的肌肉和薄壁气缸一起驱动肋骨和椎骨的运动，具有完全模拟人的腰关节运动的功能。所述的仿人腰关节主要由骨盆、肋骨、椎骨、薄壁气缸、骨盆、以及气动肌肉等，模拟背阔肌、腹外斜肌、腹直肌、竖脊肌等作用的气动肌肉和薄壁气缸驱动肋骨和椎骨关节绕垂直轴、矢状轴、冠状轴的旋转和三个方向的直线运动。本发明专利以气动肌肉和薄壁气缸驱动，具有结构紧凑、自由度多、防爆性能好的特点，可用于医疗诊断、教学演示、展会展览等。

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于气动肌肉与气缸混联的仿人腰关节系统。

背景技术

人的腰关节由来自骨盆错综复杂的肌肉驱动，针对现代人常见的各种脊椎疾病，如果能够清楚各肌肉和骨骼在关节中的作用，可以更好的用于人机工程中机器的设计和疾病的诊断。气动肌肉作为一种压缩空气驱动，具有与人类肌肉特性类似的元器件，可用于设计类似人的腰关节。中国专利201710485504.0提出一种基于气动肌肉的仿人腰关节系统，但是未考虑椎骨具有多个方向轻微的直线移动以及肋骨间肌肉对腰关节的影响。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种基于气动肌肉与气缸混联的仿人腰关节系统，本发明结构紧凑，多自由度，干净防爆等优点。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于气动肌肉与气缸混联的仿人腰关节系统，其特征在于，该腰关节系统包括肋骨一、前面椎骨一、薄壁气缸一、肋骨二、前面椎骨二、肋骨三、薄壁气缸二、前面椎骨三、后面椎骨一、肋骨四、薄壁气缸三、后面椎骨二、肋骨五、薄壁气缸四、后面椎骨三、肋骨六、薄壁气缸五、后面椎骨四、薄壁气缸六、后面椎骨五、骨盆、背阔肌一、腹外斜肌一、腹直肌一、腹直肌二、竖脊肌一、背阔肌二、腹外斜肌二、竖脊肌二、背阔肌三、腹外斜肌三、竖脊肌三、腹直肌三、竖脊肌四、腹外斜肌四、背阔肌四、腹直肌四、背阔肌五、腹外斜肌五、竖脊肌五、腹直肌五、腹直肌六、竖脊肌六、背阔肌六、腹外斜肌六、竖脊肌七、竖脊肌八、腹直肌七、腹直肌八、竖脊肌九、竖脊肌十、腹直肌九、腹直肌十、竖脊肌十一、腹直肌十一、竖脊肌十二、腹直肌十二；

肋骨一的两端与肋骨四的两端分别通过前面椎骨一、后面椎骨一固定连接，肋骨二的两端与肋骨五的两端分别通过前面椎骨二、后面椎骨二固定连接，肋骨三、肋骨六的两端分别通过前面椎骨三、后面椎骨三固定连接；

后面椎骨一的下端与薄壁气缸三的上端可转动连接，薄壁气缸三的下端与后面椎骨二的上端固定连接，后面椎骨二的下端与薄壁气缸四的上端可转动连接，薄壁气缸四的下端与后面椎骨三的上端固定连接，后面椎骨三的下端与薄壁气缸五的上端可转动连接，薄壁气缸五的下端与后面椎骨四的上端固定连接，后面椎骨四的下端与薄壁气缸六的上端可转动连接，薄壁气缸六的下端、后面椎骨五、骨盆依次固定连接；

前面椎骨一的下端与薄壁气缸一的上端可转动连接，薄壁气缸一的下端与前面椎骨二的上端固定连接，前面椎骨二的下端与薄壁气缸二的上端可转动连接，薄壁气缸二的下端与前面椎骨三的上端固定连接；背阔肌一、腹外斜肌一、腹直肌一、竖脊肌二的两端均分别与肋骨三、骨盆可转动连接，腹直肌二、竖脊肌一、背阔肌二、腹外斜肌二的两端均分别与肋骨六、骨盆可转动连接；背阔肌三、腹外斜肌三、竖脊肌三、腹直肌三的两端均分别与肋骨二、骨盆可转动连接，竖脊肌四、腹外斜肌四、背阔肌四、腹直肌四的两端均分别与肋骨五、骨盆可转动连接；背阔肌五、腹外斜肌五、竖脊肌五、腹直肌五的两端均分别与肋骨一、骨盆可转动连接，腹直肌六、竖脊肌六、背阔肌六、腹外斜肌六的两端均分别与肋骨四、骨盆可转动连接；竖脊肌七、竖脊肌八、腹直肌七、腹直肌八的两端均分别与肋骨二、肋骨三可转动连接，竖脊肌九、竖脊肌十、腹直肌九、腹直肌十的两端均分别与肋骨五、肋骨六可转动连接；竖脊肌十一、腹直肌十一的两端均分别与肋骨一、肋骨二可转动连接，竖脊肌十二、腹直肌十二的两端均分别与肋骨四、肋骨五可转动连接；