[发明专利]一种基于气动肌肉与气缸的仿人型机器人系统

摘要

本发明公开一种基于气动肌肉与气缸的仿人型机器人系统，以气动肌肉和气缸驱动仿人型机器人的肩关节、肘关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节的运动，该机器人主要由头骨、椎骨、肋骨、肱骨、桡骨、固定件、股骨、腓骨、气动肌肉、气缸以及脚组成。肩关节、肘关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节分别具有3、3、4、3、3、4个自由度，整个系统具有34个自由度，其中肩关节由9根来自椎骨的气动肌肉以柔性冗余的形式分布和驱动肩关节，小腿关节则由周边均匀分布三根气缸，中间一根气缸支撑的并联机构构成，实现转动和移动的自由切换。本发明以气动肌肉和气缸同时驱动，结构紧凑、清洁、防爆性能好，可用于展览、迎宾、教学演示。

主权项

1.一种基于气动肌肉与气缸的仿人型机器人系统，其特征在于，它包括头骨(1)、胸部、腰关节、左上肢、右上肢、左下肢和右下肢；所述的胸部包括后椎骨一(2)、后椎骨二(3)、后椎骨三(4)、后椎骨四(5)、后椎骨五(11)、后椎骨六(13)、前椎骨一(17)、前椎骨二(20)、前椎骨三(21)、左肋骨第一层(12)、右肋骨第一层(19)、左肋骨第二层(10)、右肋骨第二层(18)、左肋骨第三层(6)、右肋骨第三层(16)，其中，后椎骨一(2)一端与头骨(1)可转动连接，后椎骨一(2)的另一端、后椎骨二(3)、后椎骨三(4)、后椎骨四(5)、后椎骨五(11)、后椎骨六(13)依次可转动连接，前椎骨一(17)、前椎骨二(20)、前椎骨三(21)依次可转动连接，左肋骨第一层(12)和右肋骨第一层(19)的前后两端分别通过前椎骨三(21)、后椎骨六(13)固定连接，左肋骨第二层(10)与右肋骨第二层(18)前后两端分别通过前椎骨二(20)、后椎骨五(11)固定连接，左肋骨第三层(6)、右肋骨第三层(16)前后分别通过前椎骨一(17)、后椎骨四(5)固定连接；所述的左上肢包括肱骨(8)、桡骨(9)、手臂气缸一(35)、手臂气缸二(36)、手臂气缸三(37)，所述的肱骨(8)与所述的左肋骨第二层(10)可转动连接，所述的桡骨(9)与肱骨(8)可转动连接，所述的手臂气缸一(35)、手臂气缸二(36)、手臂气缸三(37)两端分别与肱骨(8)、桡骨(9)可转动连接；所述的右上肢和所述的左上肢结构相同，且与所述的左上肢相对于所述的胸部对称布置；所述的胸部还包括连接在胸部和所述的左上肢、右上肢之间的气动肌肉，其中，连接在胸部和所述的左上肢之间的气动肌肉包括气动肌肉一(29)、气动肌肉二(30)、气动肌肉三(31)、气动肌肉四(32)、气动肌肉五(33)、气动肌肉六(34)、气动肌肉七(38)、气动肌肉八(39)、气动肌肉九(40)，气动肌肉一(29)的两端分别与所述的后椎骨一(2)、肱骨(8)上表面可转动连接，气动肌肉二(30)、气动肌肉三(31)的两端均分别与肱骨(8)上表面、后椎骨二(3)可转动连接，气动肌肉四(32)、气动肌肉五(33)两端分别与肱骨(8)上表面、前椎骨一(17)可转动连接，气动肌肉六(34)、气动肌肉八(39)两端分别与肱骨(8)内侧表面、前椎骨二(20)可转动连接，气动肌肉七(38)、气动肌肉九(40)两端分别与肱骨(8)下表面、前椎骨三(21)可转动连接；连接在胸部和所述的右上肢之间的气动肌肉与连接在胸部和所述的左上肢之间的气动肌肉对称布置，且结构和连接方式相同；所述的腰关节包括腰关节固定件一(14)、腰关节固定件二(22)、腰关节固定板(15)、腰关节气缸一(23)、腰关节气缸二(24)、腰关节气缸三(25)、腰关节气缸四(26)、腰关节气缸五(27)、腰关节气缸六(28)，所述的腰关节固定件二(22)上、下端分别与后椎骨六(13)、腰关节固定件一(14)可转动连接，腰关节固定件一(14)下端与腰关节固定板(15)固定连接；腰关节气缸一(23)、腰关节气缸二(24)的两端均分别与左肋骨第一层(12)、腰关节固定件二(22)可转动连接，腰关节气缸四(26)、腰关节气缸五(27)的两端均分别与右肋骨第一层(19)、腰关节固定件二(22)可转动连接；腰关节气缸三(25)、腰关节气缸六(28)的一端均与腰关节固定件一(14)固定连接，另一端均与腰关节固定件二(22)可转动连接，且腰关节气缸三(25)、腰关节气缸六(28)对称布置在腰关节固定件一(14)的两侧；所述的左下肢包括下肢气缸一(41)、下肢气缸二(42)、下肢气缸三(43)、下肢气缸四(44)、股骨(45)、腓骨(46)、下肢气缸五(47)、下肢气缸六(48)、下肢气缸七(49)、下肢气缸八(50)、脚(51)，所述的股骨(45)上端可转动连接在所述的腰关节固定板(15)上，所述的股骨(45)的下端与腓骨(46)可转动连接，腓骨(46)的下端与下肢气缸八(50)可转动连接；下肢气缸一(41)、下肢气缸二(42)的两端均分别与腰关节固定板(15)、股骨(45)可转动连接，下肢气缸三(43)、下肢气缸四(44)两端均分别与股骨(45)、腓骨(46)可转动连接，下肢气缸五(47)、下肢气缸六(48)、下肢气缸七(49)的两端均分别在左、右、前与腓骨(46)、脚(51)可转动连接，下肢气缸八(50)两端在中间分别与腓骨(46)、脚(51)可转动连接；所述的右下肢与所述的左下肢的结构相同，且所述的右下肢与所述的左下肢对称连接在所述的腰关节固定板(15)上。