[发明专利]一种基于气动的仿人机器人系统

说明书

本发明涉及一种基于气动的仿人机器人系统，上肢关节连接腰关节，腰关节的下方对称设置下肢关节；上肢关节的肩关节支撑件的一侧可转动连接肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三，另一侧可转动连接肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六，肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三可转动连接肩关节末端板，肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六可转动连接另一侧的连接肩关节末端板，连接肩关节末端板分别固定连接肘关节侧面板一和肘关节侧面板二，肘关节侧面板一上固定摆动气缸一的缸体，摆动气缸一的转动轴固定在带轮二上。本发明结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性。

技术领域

本发明涉及仿生机器人设备技术领域，特别是一种结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性的基于气动的仿人机器人系统。

背景技术

机器人作为一种与人类协同工作的机器，集成机械、电气、算法、计算机程序、多传感器融合技术为一体，是一种基于多学科的交叉研究，机器人的研究水平更是显示了一个国家的综合科技水平和工业基础水平。

气动技术由于其清洁、防爆性能好、取之不尽，特别是以FESTO、SMC、亚德客为代表的气动公司提供可靠的工业元器件，保证了气动技术在工业领域得以广泛应用。气动元件主要元件为气缸，又可以分为直线气缸、摆动气缸和气动肌肉。

本人申请中国专利CN107717961A、CN108453705A、CN109987170A、CN110561457A、CN110682305A、CN110936367A等专利，提出基于气缸并联的机器人关节和仿人机器人。CN107717961A公开了一种基于气缸的仿人型机器人，以气缸作为驱动元件模拟人的腰关节以及四肢运动，具有完全模拟人运动的功能。所述的仿人型机器人主要由气缸、固定板、股骨、腓骨、肱骨组成，具有44个自由度；其中模拟的腰关节具有12个自由度，模拟下肢的髋关节、膝关节、踝关节分别具有3、2、2个自由度，模拟上肢的肩关节、肘关节、腕关节分别具有3、1、4个自由度，肩关节与肘关节之间增加了一个自由度。CN108453705A公开一种基于气缸的仿人型机器人系统，以气缸作为驱动元件模拟人的躯干关节以及四肢运动，具有完全模拟人运动的功能。所述的基于气缸仿人型机器人主要由直线运动气缸、摆动气缸、椎骨、固定板、股骨、腓骨、脚、气爪等组成，具有38个自由度。其中模拟的躯干关节具有6个自由度，模拟下肢的髋关节、膝关节、踝关节分别具有3、3、3个自由度，模拟上肢的肩关节、肘关节、腕关节分别具有4、1、2个自由度。

由于气缸并联规则分布，在关节运动过程中，由于奇异性导致运动工作空间受限，同时没有考虑关节刚柔结合，此外再无关于气缸并联的机器人关节和仿人机器人。需要一种结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性的基于气动的仿人机器人系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性的基于气动的仿人机器人系统。

一种基于气动的仿人机器人系统，包括：

上肢关节，所述上肢关节连接腰关节，所述腰关节的下方对称设置下肢关节；

所述上肢关节的肩关节支撑件的一侧可转动连接肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三，另一侧可转动连接肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六，所述肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三可转动连接肩关节末端板，所述肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六可转动连接另一侧的连接肩关节末端板，所述连接肩关节末端板分别固定连接肘关节侧面板一和肘关节侧面板二，所述肘关节侧面板一上固定摆动气缸一的缸体，所述摆动气缸一的转动轴固定在带轮二上，所述带轮二通过皮带一和带轮一连接，所述带轮一可转动连接到肘关节板，所述肘关节侧面板二固定连接摆动气缸二的缸体，所述摆动气缸二的转动轴连接带轮四，所述带轮四通过皮带二连接带轮三，所述带轮三可转动连接到肘关节板，所述肘关节板、肩关节末端板分别可转动连接肘关节气缸一、肘关节气缸二的两端，所述肘关节板上固定连接气爪；