一种基于气动肌肉的仿生机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种基于气动肌肉的仿生机器人，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，具有完全模拟人关节运动的功能。所述的仿生机器人主要由胸骨、椎骨、肋骨、骨盆、股骨、腓骨、连接件、带轮、带、锥齿轮、气动肌肉以及控制系统组成。两组气动肌肉以拮抗肌的形式驱动，通过带轮、带、锥齿轮传动，同时驱动肩关节、肘关节、腕关节转动。多组串联、并联、混联的气动肌肉，以外、中、内层的形式分别起始于胸骨或骨盆，终止于肋骨。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动肌肉的仿生机器人
本专利技术涉及机器人
，特别是一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的基于气动肌肉的仿生机器人。
技术介绍
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。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。提出气动肌肉以拮抗肌形式驱动关节，但是一组拮抗肌形式的气动肌肉仅驱动单个关节的运动。需要一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的基于气动肌肉的仿生机器人。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构紧凑、柔顺性好、自由度多的基于气动肌肉的仿生机器人。一种基于气动肌肉的仿生机器人，包括：腰关节，所述腰关节的上部设置头部关节，两侧分别设置上肢关节一和上肢关节二，下部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、椎骨十、椎骨十一、骨盆依次可转动连接，所述椎骨四固定连接肋骨一，所述椎骨五固定连接肋骨二，所述椎骨六固定连接肋骨三，所述椎骨七固定连接肋骨四，所述椎骨八固定连接肋骨五，所述胸骨和肋骨一分别可转动连接气动肌肉短肌一、气动肌肉短肌二、气动肌肉短肌三、气动肌肉短肌四的两端，所述胸骨和肋骨二分别可转动连接气动肌肉中肌一、气动肌肉中肌二、气动肌肉中肌三、气动肌肉中肌四的两端，所述胸骨和肋骨三分别可转动连接气动肌肉长肌一、气动肌肉长肌二、气动肌肉长肌三、气动肌肉长肌四的两端，所述骨盆和肋骨三分别可转动连接气动肌肉长肌五、气动肌肉长肌六、气动肌肉长肌七、气动肌肉长肌八的两端，所述骨盆和肋骨四分别可转动连接气动肌肉中肌五、气动肌肉中肌六、气动肌肉中肌七、气动肌肉中肌八的两端，所述骨盆和肋骨五分别可转动连接气动肌肉短肌五、气动肌肉短肌六、气动肌肉短肌七、气动肌肉短肌八的两端；所述下肢关节一或下肢关节二的股骨第一段一端可转动连接骨盆的下侧面，一端固定连接大腿气动肌肉连接板，所述大腿气动肌肉连接板固定连接股骨第二段，所述股骨第二段可转动连接腓骨第一段，所述腓骨第一段固定连接膝关节气动肌肉连接板，所述膝关节气动肌肉连接板固定连接腓骨第二段，所述腓骨第二段可转动连接脚，所述骨盆和大腿气动肌肉连接板分别可转动连接大腿气动肌肉一、大腿气动肌肉二、大腿气动肌肉三、大腿气动肌肉四的两端，所述膝关节气动肌肉连接板和脚分别可转动连接小腿气动肌肉一、小腿气动肌肉二、小腿气动肌肉三、小腿气动肌肉四的两端，所述大腿气动肌肉连接板和膝关节气动肌肉连接板分别可转动连接膝关节气动肌肉一、膝关节气动肌肉二、膝关节气动肌肉三、膝关节气动肌肉四、膝关节气动肌肉五、膝关节气动肌肉六、膝关节气动肌肉七、膝关节气动肌肉八的两端；所述头部关节的气动马达二的壳体固定在胸骨上，所述气动马达二的转动轴固定连接头部连接件，所述头部连接件固定连接摄像头，所述头部关节的气动马达一的壳体和胸骨固定连接，所述气动马达一的转动轴固定连接上肢关节一的肩关节连接板四，所述头部关节的气动马达三的壳体和胸骨固定连接，所述气动马达三的转动轴固定连接上肢关节二的肩关节连接板四；所述肩关节连接板四固定连接肩关节转轴，所述肩关节转轴固定连接肩关节锥齿轮二，所述肩关节转轴可转动连接肩关节连接板二，所述肩关节连接板二分别固定连接肩关节连接板一和肩关节连接板三，所述肩关节锥齿轮二分别啮合肩关节锥齿轮一和肩关节锥齿轮三，所述肩关节锥齿轮一和肩关节转动轴一固定连接，所述肩关节转动轴一和肩关节带轮一固定连接，所述肩关节转动轴一分别同肩关节连接板一和长连接板二可转动连接，所述肩关节锥齿轮三和肩关节连接轴二固定连接，所述肩关节锥齿轮三和肩关节带轮二固定连接，所述肩关节锥齿轮三分别同长连接板一和肩关节连接板三可转动连接，所述长连接板二可转动连接肘关节转动轴，所述肘关节转动轴分别可转动连接长连接板一、中连接板一、中连接板二，所述肘关节转动轴分别固定连接肘关节转动轮一、肘关节带轮一、肘关节转动轮二、肘关节带轮二、肘关节带轮三、肘关节带轮四，所述长连接板二分别固定连接上肢气动肌肉一、上肢气动肌肉二的一端，所述上肢气动肌肉一、上肢气动肌肉二的另一端通过绳索套在肘关节转动轮一上，所述长连接板一分别固定连接上肢气动肌肉三、上肢气动肌肉四的一端，所述上肢气动肌肉三、上肢气动肌肉四的另一端通过绳索套在肘关节转动轮二上，所述肘关节带轮一和肩关节带轮一通过肘关节带一啮合连接，所述肘关节带轮二和肩关节带轮二通过肩关节带二啮合连接，所述中连接板一、中连接板二分别可转动连接腕关节连接轴，所述腕关节连接轴分别固定连接腕关节带轮一、腕关节带轮二、腕关节连接件，所述腕关节带轮一和肘关节带轮三通过肘关节带一啮合连接，所述腕关节带轮二和肘关节带轮四通过肘关节带二啮合连接，所述腕关节连接件固定连接气爪(109)；计算机，所述计算机分别连接上肢关节控制系统、腰关节控制系统、下肢关节控制系统、头部关节控制系统。所述胸骨为倒等腰梯形中空环状。所述肋骨一、肋骨二、肋骨三、肋骨四、肋骨五分别为长方形环状，所述肋骨一、肋骨二、肋骨三依次从小到大，所述肋骨三、肋骨四、肋骨五依次从大到小。所述气动肌肉短肌一、气动肌肉短肌二、气动肌肉短肌三、气动肌肉短肌四位于肋骨一的四角，且位于胸骨的内侧，呈四角分布，所述气动肌肉中肌一、气动肌肉中肌二、气动肌肉中肌三、气动肌肉中肌四位于肋骨二的四角，且位于胸骨的中侧，呈四角分布，所述气动肌肉长肌一、气动肌肉长肌二、气动肌肉长肌三、气动肌肉长肌四位于肋骨三的四角，且位于胸骨的外侧，呈四角分布。所述气动肌肉短肌五、气动肌肉短肌六、气动肌肉短肌七、气动肌肉短肌八位于肋骨五的四角，且位于骨盆的内侧，呈四角分布，所述气动肌肉中肌五、气动肌肉中肌六、气动肌肉中肌七、气动肌肉中肌八位于肋骨四的四角，且位于骨盆的中侧，呈四角分布，所述气动肌肉长肌五、气动肌肉长肌六、气动肌肉长肌七、气动肌肉长肌八位于肋骨三的四角，且位于骨盆的外侧，呈四角分布。所述大腿气动肌肉一、大腿气动肌肉二、大腿气动肌肉三、大腿气动肌肉四分布在股骨第一段的外侧，骨盆和大腿气动肌肉连接板的四周，所述小腿气动肌肉一、小腿气动肌肉二、小腿气动肌肉三、小腿气动肌肉四分布在腓骨第二段的外侧，膝关节气动肌肉本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气动肌肉的仿生机器人，其特征在于，包括：/n腰关节(3)，所述腰关节(3)的上部设置头部关节(2)，两侧分别设置上肢关节一(1-1)和上肢关节二(1-2)，下部分别设置下肢关节一(4-1)和下肢关节二(4-2)，所述上肢关节一(1-1)和上肢关节二(1-2)结构相同且互为镜像，所述下肢关节一(4-1)和下肢关节二(4-2)结构相同且互为镜像；/n所述腰关节(3)的胸骨(5)、椎骨一(6)、椎骨二(7)、椎骨三(8)、椎骨四(9)、椎骨五(10)、椎骨六(11)、椎骨七(12)、椎骨八(13)、椎骨九(14)、椎骨十(15)、椎骨十一(16)、骨盆(22)依次可转动连接，所述椎骨四(9)固定连接肋骨一(17)，所述椎骨五(10)固定连接肋骨二(18)，所述椎骨六(11)固定连接肋骨三(19)，所述椎骨七(12)固定连接肋骨四(20)，所述椎骨八(13)固定连接肋骨五(21)，所述胸骨(5)和肋骨一(17)分别可转动连接气动肌肉短肌一(23)、气动肌肉短肌二(24)、气动肌肉短肌三(29)、气动肌肉短肌四(30)的两端，所述胸骨(5)和肋骨二(18)分别可转动连接气动肌肉中肌一(25)、气动肌肉中肌二(26)、气动肌肉中肌三(31)、气动肌肉中肌四(32)的两端，所述胸骨(5)和肋骨三(19)分别可转动连接气动肌肉长肌一(27)、气动肌肉长肌二(28)、气动肌肉长肌三(33)、气动肌肉长肌四(34)的两端，所述骨盆(22)和肋骨三(19)分别可转动连接气动肌肉长肌五(35)、气动肌肉长肌六(36)、气动肌肉长肌七(41)、气动肌肉长肌八(42)的两端，所述骨盆(22)和肋骨四(20)分别可转动连接气动肌肉中肌五(37)、气动肌肉中肌六(38)、气动肌肉中肌七(43)、气动肌肉中肌八(44)的两端，所述骨盆(22)和肋骨五(21)分别可转动连接气动肌肉短肌五(39)、气动肌肉短肌六(40)、气动肌肉短肌七(45)、气动肌肉短肌八(46)的两端；/n所述下肢关节一(4-1)或下肢关节二(4-2)的股骨第一段(47)一端可转动连接骨盆(22)的下侧面，一端固定连接大腿气动肌肉连接板(48)，所述大腿气动肌肉连接板(48)固定连接股骨第二段(49)，所述股骨第二段(49)可转动连接腓骨第一段(50)，所述腓骨第一段(50)固定连接膝关节气动肌肉连接板(51)，所述膝关节气动肌肉连接板(51)固定连接腓骨第二段(52)，所述腓骨第二段(52)可转动连接脚(53)，所述骨盆(22)和大腿气动肌肉连接板(48)分别可转动连接大腿气动肌肉一(54)、大腿气动肌肉二(55)、大腿气动肌肉三(56)、大腿气动肌肉四(57)的两端，所述膝关节气动肌肉连接板(51)和脚(53)分别可转动连接小腿气动肌肉一(58)、小腿气动肌肉二(59)、小腿气动肌肉三(60)、小腿气动肌肉四(61)的两端，所述大腿气动肌肉连接板(48)和膝关节气动肌肉连接板(51)分别可转动连接膝关节气动肌肉一(62)、膝关节气动肌肉二(63)、膝关节气动肌肉三(64)、膝关节气动肌肉四(65)、膝关节气动肌肉五(66)、膝关节气动肌肉六(67)、膝关节气动肌肉七(68)、膝关节气动肌肉八(69)的两端；/n所述头部关节(2)的气动马达二(71)的壳体固定在胸骨(5)上，所述气动马达二(71)的转动轴固定连接头部连接件(72)，所述头部连接件(72)固定连接摄像头(73)，所述头部关节(2)的气动马达一(70)的壳体和胸骨(5)固定连接，所述气动马达一(70)的转动轴固定连接上肢关节一(1-1)的肩关节连接板四(86)，所述头部关节(2)的气动马达三(74)的壳体和胸骨(5)固定连接，所述气动马达三(74)的转动轴固定连接上肢关节二(1-2)的肩关节连接板四(86)；/n所述肩关节连接板四(86)固定连接肩关节转轴(85)，所述肩关节转轴(85)固定连接肩关节锥齿轮二(87)，所述肩关节转轴(85)可转动连接肩关节连接板二(84)，所述肩关节连接板二(84)分别固定连接肩关节连接板一(81)和肩关节连接板三(97)，所述肩关节锥齿轮二(87)分别啮合肩关节锥齿轮一(83)和肩关节锥齿轮三(98)，所述肩关节锥齿轮一(83)和肩关节转动轴一(82)固定连接，所述肩关节转动轴一(82)和肩关节带轮一(80)固定连接，所述肩关节转动轴一(82)分别同肩关节连接板一(81)和长连接板二(110)可转动连接，所述肩关节锥齿轮三(98)和肩关节连接轴二(96)固定连接，所述肩关节锥齿轮三(98)和肩关节带轮二(95)固定连接，所述肩关节锥齿轮三(98)分别同长连接板一(93)和肩关节连接板三(97)可转动连接，所述长连接板二(110)可转动连接肘关节转动轴(91)，所述肘关节转动轴(9...

【技术特征摘要】
1.一种基于气动肌肉的仿生机器人，其特征在于，包括：
腰关节(3)，所述腰关节(3)的上部设置头部关节(2)，两侧分别设置上肢关节一(1-1)和上肢关节二(1-2)，下部分别设置下肢关节一(4-1)和下肢关节二(4-2)，所述上肢关节一(1-1)和上肢关节二(1-2)结构相同且互为镜像，所述下肢关节一(4-1)和下肢关节二(4-2)结构相同且互为镜像；
所述腰关节(3)的胸骨(5)、椎骨一(6)、椎骨二(7)、椎骨三(8)、椎骨四(9)、椎骨五(10)、椎骨六(11)、椎骨七(12)、椎骨八(13)、椎骨九(14)、椎骨十(15)、椎骨十一(16)、骨盆(22)依次可转动连接，所述椎骨四(9)固定连接肋骨一(17)，所述椎骨五(10)固定连接肋骨二(18)，所述椎骨六(11)固定连接肋骨三(19)，所述椎骨七(12)固定连接肋骨四(20)，所述椎骨八(13)固定连接肋骨五(21)，所述胸骨(5)和肋骨一(17)分别可转动连接气动肌肉短肌一(23)、气动肌肉短肌二(24)、气动肌肉短肌三(29)、气动肌肉短肌四(30)的两端，所述胸骨(5)和肋骨二(18)分别可转动连接气动肌肉中肌一(25)、气动肌肉中肌二(26)、气动肌肉中肌三(31)、气动肌肉中肌四(32)的两端，所述胸骨(5)和肋骨三(19)分别可转动连接气动肌肉长肌一(27)、气动肌肉长肌二(28)、气动肌肉长肌三(33)、气动肌肉长肌四(34)的两端，所述骨盆(22)和肋骨三(19)分别可转动连接气动肌肉长肌五(35)、气动肌肉长肌六(36)、气动肌肉长肌七(41)、气动肌肉长肌八(42)的两端，所述骨盆(22)和肋骨四(20)分别可转动连接气动肌肉中肌五(37)、气动肌肉中肌六(38)、气动肌肉中肌七(43)、气动肌肉中肌八(44)的两端，所述骨盆(22)和肋骨五(21)分别可转动连接气动肌肉短肌五(39)、气动肌肉短肌六(40)、气动肌肉短肌七(45)、气动肌肉短肌八(46)的两端；
所述下肢关节一(4-1)或下肢关节二(4-2)的股骨第一段(47)一端可转动连接骨盆(22)的下侧面，一端固定连接大腿气动肌肉连接板(48)，所述大腿气动肌肉连接板(48)固定连接股骨第二段(49)，所述股骨第二段(49)可转动连接腓骨第一段(50)，所述腓骨第一段(50)固定连接膝关节气动肌肉连接板(51)，所述膝关节气动肌肉连接板(51)固定连接腓骨第二段(52)，所述腓骨第二段(52)可转动连接脚(53)，所述骨盆(22)和大腿气动肌肉连接板(48)分别可转动连接大腿气动肌肉一(54)、大腿气动肌肉二(55)、大腿气动肌肉三(56)、大腿气动肌肉四(57)的两端，所述膝关节气动肌肉连接板(51)和脚(53)分别可转动连接小腿气动肌肉一(58)、小腿气动肌肉二(59)、小腿气动肌肉三(60)、小腿气动肌肉四(61)的两端，所述大腿气动肌肉连接板(48)和膝关节气动肌肉连接板(51)分别可转动连接膝关节气动肌肉一(62)、膝关节气动肌肉二(63)、膝关节气动肌肉三(64)、膝关节气动肌肉四(65)、膝关节气动肌肉五(66)、膝关节气动肌肉六(67)、膝关节气动肌肉七(68)、膝关节气动肌肉八(69)的两端；
所述头部关节(2)的气动马达二(71)的壳体固定在胸骨(5)上，所述气动马达二(71)的转动轴固定连接头部连接件(72)，所述头部连接件(72)固定连接摄像头(73)，所述头部关节(2)的气动马达一(70)的壳体和胸骨(5)固定连接，所述气动马达一(70)的转动轴固定连接上肢关节一(1-1)的肩关节连接板四(86)，所述头部关节(2)的气动马达三(74)的壳体和胸骨(5)固定连接，所述气动马达三(74)的转动轴固定连接上肢关节二(1-2)的肩关节连接板四(86)；
所述肩关节连接板四(86)固定连接肩关节转轴(85)，所述肩关节转轴(85)固定连接肩关节锥齿轮二(87)，所述肩关节转轴(85)可转动连接肩关节连接板二(84)，所述肩关节连接板二(84)分别固定连接肩关节连接板一(81)和肩关节连接板三(97)，所述肩关节锥齿轮二(87)分别啮合肩关节锥齿轮一(83)和肩关节锥齿轮三(98)，所述肩关节锥齿轮一(83)和肩关节转动轴一(82)固定连接，所述肩关节转动轴一(82)和肩关节带轮一(80)固定连接，所述肩关节转动轴一(82)分别同肩关节连接板一(81)和长连接板二(110)可转动连接，所述肩关节锥齿轮三(98)和肩关节连接轴二(96)固定连接，所述肩关节锥齿轮三(98)和肩关节带轮二(95)固定连接，所述肩关节锥齿轮三(98)分别同长连接板一(93)和肩关节连接板三(97)可转动连接，所述长连接板二(110)可转动连接肘关节转动轴(91)，所述肘关节转动轴(91)分别可转动连接长连接板一(93)、中连接板一(100)、中连接板二(104)，所述肘关节转动轴(91)分别固定连接肘关节转动轮一(77)、肘关节带轮一(78)、肘关节转动轮二(90)、肘关节带轮二(92)、肘关节带轮三(102)、肘关节带轮四(106)，所述长连接板二(110)分别固定连接上肢气动肌肉一(75)、上肢气动肌肉二(76)的一端，所述上肢气动肌肉一(75)、上肢气动肌肉二(76)的另一端通过绳索套在肘关节转动轮一(77)上，所述长连接板一(93)分别固定连接上肢气动肌肉三(88)、上肢气动肌肉四(89)的一端，所述上肢气动肌肉三(88)、上肢气动肌肉四(89)的另一端通过绳索套在肘关节转动轮二(90)上，所述肘关节带轮一(78)和肩关节带轮一(80)通过肘关节带一(79)啮合连接，所述肘关节带轮二(92)和肩关节带轮二(95)通过肩关节带二(94)啮合连接，所述中连接板一(100)、中连接板二(104)分别可转动连接腕关节连接轴(107)，所述腕关节连接轴(107)分别固定连接腕关节带轮一(99)、腕关节带轮二(103)、腕关节连接件(108)，所述腕关节带轮一(99)和肘关节带轮三(102)通过肘关节带一(101)啮合连接，所述腕关节带轮二(103)和肘关节带轮四(106)通过肘关节带二(105)啮合连接，所述腕关节连接件(108)固定连接气爪(109)；
计算机(111)，所述计算机(111)分别连接上肢关节控制系统(112)、腰关节控...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜飞龙，曹坚，胡红生，周振峰，程树群，崔文华，朱海滨，汪斌，张海军，朱耀东，钱书翔，刘春元，殷小亮，陈晟，周丽，何琳，章璇，朱荷蕾，许聚武，董睿，伊光武，刘睿莹，杨琴，欧阳青，宋玉来，杨立娜，沈剑英，戴婷，杨德山，李伟荣，钱承，陈军委，敖康，李心雨，刘亿，尹弟，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33