[发明专利]柔性仿人体肩关节机构及运动方法

摘要

本发明涉及一种柔性仿人体肩关节机构及运动方法，属于仿生机器人领域。它是由固定平台、球铰Ⅰ、一级运动平台、球铰Ⅱ、二级运动平台和气动肌腱等组成。一级运动平台分别通过球铰Ⅰ和四根气动肌腱与固定平台连接形成一级并联机构，二级运动平台分别通过球铰Ⅱ和六根气动肌腱与一级运动平台连接形成二级并联机构，一级并联机构与二级并联机构形成串联结构。该机构包含两个关节运动，一是四根气动肌腱驱动一级运动平台作相对于固定平台作三自由度转动；二是六根气动肌腱驱动二级运动平台作相对于一级运动平台作三自由度转动。本发明在结构、运动和功能上接近人体的实际情况，具有较好的柔顺性，可用于多种仿人机器人肩关节设计，具有广泛的应用前景。

主权项

一种柔性仿人体肩关节机构，其特征在于：它包括固定平台（1）、一级运动平台（3）、二级运动平台（5）；上述一级运动平台（3）通过球铰Ⅰ（2）与固定平台（1）连接，球铰Ⅰ（2）外圈与固定平台（1）固连，球铰Ⅰ（2）杆端与一级运动平台（3）固连；球铰Ⅰ（2）四周还分布四根一级气动肌腱；四根一级气动肌腱在空间上绕球铰Ⅰ（2）杆端轴线呈中心对称；其中一级气动肌腱的第一端通过三自由度关节结构与一级运动平台（3）连接；四根一级气动肌腱与一级运动平台（3）的四个连接点在同一个平面，并且在正方形的四个顶点，球铰Ⅰ（2）杆端轴线与四个连接点所在平面垂直且过正方形对角线交点；其中一级气动肌腱的第二端通过三自由度关节结构与一调节块（8）连接，调节块（8）通过螺钉锁紧于固定平台（1）的调节槽内；上述四段调节槽沿顺时针依次称为第一、第二、第三、第四段调节槽，其中第一、第四段滑槽位于同一直线上，第二、第三段滑槽位于同一直线上，并且四段滑槽均位于同一平面，且均相互平行；上述二级运动平台（5）通过螺纹连接固定于支撑杆件（6）上，支撑杆件（6）通过球铰Ⅱ（4）与上述一级运动平台（3）连接；球铰Ⅱ（4）外圈与一级运动平台（3）的固定部件Ⅱ（14）固连，球铰Ⅱ（4）杆端与支撑杆件（6）上的W形固定部件（12）固定；上述支撑杆件（6）四周还分布四根二级气动肌腱；四根二级气动肌腱在空间上绕支撑杆件（6）呈中心对称； 上述二级气动肌腱的两端通过三自由度关节结构分别与二级运动平台（5）及一级运动平台（3）相连；四根二级气动肌腱与一级运动平台的连接点在一个正方形的四个顶点，与二级运动平台（5）的四个连接点也在一个正方形的四个顶点；该关节机构还包括另外两根二级气动肌腱，在初始状态下，它们对称分布于一级运动平台（3）的两侧，并且分别与支撑杆件（6）形成角度；另外两根二级气动肌腱的第一端通过三自由度关节结构分别与W形固定部件（12）的两个末端连接；它们的第二端通过三自由度关节结构与一级运动平台（3）上的固定部件Ⅳ（16）连接。