[发明专利]一种气动肌肉机器人系统

说明书

本发明涉及一种气动肌肉机器人系统，以气动肌肉模拟人的肌肉驱动肩关节、肘关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节的运动，具有完全模拟人关节运动的功能。所述的气动肌肉机器人系统主要由肋骨、胸骨、椎骨、骨盆、股骨、腓骨、脚、转动轮、连接板、气动马达、气爪、气动肌肉以及控制系统组成。单关节气动肌肉、多关节气动肌肉、气动马达一起驱动肩关节、肘关节。多组并联、混联的气动肌肉，以外、中、内层的形式连接于胸骨、骨盆、肋骨。多组气动肌肉以并联机构的形式驱动髋关节、膝关节、踝关节。本发明专利以气动肌肉驱动，具有结构紧凑、柔顺性好、自由度多的特点，可用于教学演示、医疗诊断、运动员运动训练。

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，特别是一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的气动肌肉机器人系统。

背景技术

柔性机器人由于具有较好的柔顺性，在复杂环境运动过程中，如果与外界发生碰撞，由于其自身具有较好的柔顺性而避免刚性损坏。气动肌肉由于具有较好的柔顺性，在柔性机器人领域具有较多的应用。

仿生机器人是机器人领域一个重要的研究领域，由于在设计机器人的过程中，往往吸取生物的优势进行设计，而生物的这些优势进化几千年，为适应外部环境进化而来。

现有技术中提出肋骨、胸骨、骨盆之间设置长气动肌肉、中气动肌肉、短气动肌肉，但是人体腰关节肌肉错综复杂，从不同的角度分析，可以设计出不同的构型。考虑到气动肌肉的收缩量与气动肌肉的长度有关，因此在保证空间允许的情况改下，尽可能增加气动肌肉的长度，进一步增加关节转动的角度。

中国专利CN107550688B，申请号：201710944285.8申请日：2017-10-12,公开一种基于气动肌肉仿人型机器人，以气动肌肉模拟人的肌肉驱动肩关节、肘关节、腕关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节的运动，具有完全模拟人运动的功能。该仿人型机器人结构紧凑、清洁、防爆性能好，可用于科学研究、教学演示、医疗诊断。提出气动肌肉以拮抗肌形式驱动关节，根据气动肌肉驱动关节的数量可以分为单关节气动肌肉、多关节气动肌肉。本申请中提出在已有专利的基础上，提出单关节气动肌肉、多关节气动肌肉另外一种结构模式。需要一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的气动肌肉机器人系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的气动肌肉机器人系统。

一种气动肌肉机器人系统，包括：

腰关节，所述腰关节的上方设置头部关节，两侧分别设置上肢关节一、上肢关节二，下方两侧分别设置下肢关节一、下肢关节二，所述上肢关节一和上肢关节二结构相同，且互为镜像，所述下肢关节一和下肢关节二结构相同，且互为镜像；

所述腰关节的胸骨、椎骨一、椎骨二、椎骨三、椎骨四、椎骨五、椎骨六、椎骨七、椎骨八、椎骨九、骨盆依次可转动连接，所述椎骨四固定设置肋骨一，所述椎骨五固定设置肋骨二，所述椎骨六固定设置肋骨三；

所述腰关节的气动肌肉中肌一、气动肌肉中肌二、气动肌肉中肌五、气动肌肉中肌六的两端分别可转动连接肋骨一、胸骨，所述气动肌肉中肌一和气动肌肉中肌二一端设置在胸骨的右侧，另一端设置在肋骨一的左侧，所述气动肌肉中肌五、气动肌肉中肌六一端设置在胸骨的左侧，另一端设置在肋骨一的右侧，所述腰关节的气动肌肉短肌一、气动肌肉短肌二、气动肌肉短肌三、气动肌肉短肌四的两端分别可转动连接肋骨三、骨盆，所述腰关节的气动肌肉中肌三、气动肌肉中肌四、气动肌肉中肌七、气动肌肉中肌八的两端分别可转动连接肋骨二、骨盆，所述腰关节的气动肌肉长肌一、气动肌肉长肌二、气动肌肉长肌三、气动肌肉长肌四的两端分别可转动连接胸骨、骨盆；