[发明专利]气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂

摘要

一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂，主要由肩关节(1)，肘关节(2)，腕关节(3)，手臂支撑架(4)，上臂(5)，前臂(6)和柔索(7)组成，其中手臂支撑架(4)与基座(49)固定，并在其中装置气动人工肌肉(44)，通过与气动人工肌肉(44)连接的钢丝(A1)通过滑轮组(B0)，(B1)，(B2)，(B3)，(B4)和(B5)实现X，Y，Z轴的转动；驱动肘关节(2)和腕关节(3)动作的气动人工肌肉(52)设置在上臂(5)中，通过与其连接的绳索(A2)直接操控肘轴(21)或通过套管钢丝(A2，A3)分别附在腕部(32)和手掌(34)上实现了绕前臂(6)的旋转和侧向运动。本发明输出力大，操控柔顺，结构简单，重量轻，使用维护修理简易。

主权项

1.一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂，主要由肩关节(1)，肘关节(2)，腕关节(3)，手臂支撑架(4)，上臂(5)，前臂(6)和柔索(7)组成，其特征在于：由立板(40)、顶板(47)和底板(48)构成手臂支撑架(4)，并与基座(49)固定，在立板(40)的顶部固定有滑轮组支架(46)，由顶轴(15)，前支撑块(11)，后支撑块(12)，顶盘(45)，支柱(43)，底盘(42)和底盘转轴(41)连接成为一整体结构，并通过球轴承和推力球轴承与顶板(47)和底板(48)相连接，绕Z轴方向转动，驱动肩关节(1)绕Z轴转动的气动人工肌肉(44)直接固定在手臂支撑架(4)的底板(48)上，与人工肌肉(44)连接的钢丝(A1)通过滑轮组支架(46)上的滑轮组(B4)拖动顶轴(15)和底盘转轴(41)实现肩关节绕Z轴方向的旋转，绕Z轴旋转可达-90°到90°，4支气动人工肌肉(44)固定在底盘(42)上，与气动人工肌肉(44)连接的钢丝(A1)带动固定在前支撑块(11)和后支撑块(12)上的两组滑轮组(B0)拖动中轴(13)转动，实现肩关节(1)绕X向的旋转，可达-60°到120°，与气动人工肌肉(44)连接的钢丝(A11)绕过(B1)，(B2)，(B3)滑轮组通过中轴(13)与小定向轮(B5)拖动前轴(14)绕Y轴转动，绕Y轴运动范围是0°到180°；肩连接块(18)，上臂上盘(51)，上臂下盘(54)，上臂杆(53)和肘连接块(23)连接成一整体结构，并通过肩连接块(18)与肩关节(1)的肩连接块(17)相连接，驱动肘关节(2)和腕关节(3)动作的全部气动人工肌肉(52)都设置于上臂下盘(54)和上臂上盘(51)之间，并与上臂上盘(51)连接，驱动肘关节(2)X轴的两支气动人工肌肉(52)连接的绳索(A2)穿过上臂下盘(54)直接带动肘轴(21)旋转，实现X向的运动，驱动肘关节(2)Y向的动作采用绳索(A2)直接穿过管套(A3)组成的套管钢丝(A2)，(A3)与腕关节(3)连接，再通过腕部(32)的掌关节(33)与手掌(34)连接，驱动腕关节(3)的4根柔索(7)穿过管套(A3)组成的套管钢丝(A2)，(A3)分别附在腕部(32)和手掌(34)上，实现腕关节(3)绕前臂(6)的旋转，可达-45°到45°和绕前臂(6)末端的侧向运动可达-45°到45°。