[发明专利]一种刚柔混合的仿生机器人系统

说明书

本发明涉及一种刚柔混合的仿生机器人系统，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，具有完全模拟人关节运动的功能。所述的刚柔混合的仿生机器人系统主要由椎骨、连接件、转动轴、直线气缸、气动肌肉、薄壁气缸以及控制系统组成。两组并联气缸交叉内侧，一组并联气动肌肉在外侧构成腰关节。单关节气动肌肉与多关节气动肌肉结合驱动膝关节，拮抗肌形式的气动肌肉驱动髋关节、踝关节。单关节气动肌肉与多关节气动肌肉结合驱动肩关节、肘关节，拮抗肌形式的气动肌肉驱动腕关节。本发明专利以气动肌肉驱动，具有结构紧凑，刚柔结合、运动模式多的特点，可用于教学和演示。

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，刚柔结合、运动模式多的刚柔混合的仿生机器人系统。

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。

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。中国专利CN107550688B，申请号：201710944285.8，申请日：2017-10-12，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，但是人体关节经常会有一些微小的相对运动，比如人体的髌骨。需要一种结构紧凑，刚柔结合、运动模式多的刚柔混合的仿生机器人系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑，刚柔结合、运动模式多的刚柔混合的仿生机器人系统。

一种刚柔混合的仿生机器人系统，包括：

腰关节，所述腰关节的上部两侧分别设置上肢关节一和上肢关节二，下部两侧分别设置下肢关节一和下肢关节二，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；

所述腰关节的上端连接板、椎骨一、椎骨二、椎骨三、椎骨四、椎骨五、椎骨六、椎骨七、下端连接板依次可转动连接，所述上端连接板和椎骨五分别可转动连接上端气缸一、上端气缸二、上端气缸三的两端，所述椎骨三和下端连接板分别可转动连接下端气缸一、下端气缸二、下端气缸三的两端，所述上端连接板和下端连接板分别可转动连接腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六；

所述下端连接板分别可转动连接下肢关节一或下肢关节二的转动轮一，所述转动轮一固定连接大腿连接板，所述大腿连接板固定连接膝关节转动轴，所述膝关节转动轴分别固定连接转动轮二和转动轮三，所述下端连接板固定连接气动肌肉长肌一、气动肌肉长肌二，所述气动肌肉长肌一、气动肌肉长肌二通过绳索连接转动轮二，所述下端连接板固定连接气动肌肉长肌三、气动肌肉长肌四，所述气动肌肉长肌三、气动肌肉长肌四通过绳索连接转动轮三，所述大腿连接板固定连接气动肌肉短肌一、气动肌肉短肌二，所述气动肌肉短肌一、气动肌肉短肌二通过绳索连接转动轮一，所述大腿连接板固定连接气动肌肉短肌三、气动肌肉短肌四，所述气动肌肉短肌三、气动肌肉短肌四通过绳索连接转动轮三，所述转动轮三设置有两个槽；

所述膝关节转动轴固定连接小腿连接板，所述小腿连接板可转动连接踝关节转动轴，所述踝关节转动轴分别固定连接转动轮四、转动轮五、脚连接件，所述脚连接件固定连接脚，所述小腿连接板固定连接气动肌肉短肌五、气动肌肉短肌六、气动肌肉短肌七、气动肌肉短肌八，所述气动肌肉短肌五、气动肌肉短肌六通过绳索连接转动轮四，所述气动肌肉短肌七、气动肌肉短肌八通过绳索连接转动轮五；