一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人制造技术

本发明专利技术公开一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，包括行架；肩胛骨机构，安装在所述行架上；所述肩胛骨机构通过第一气动肌肉驱动；锁骨机构，一端安装在所述行架上，另一端与所述肩胛骨机构的工作端铰接；盂肱关节机构，包括盂肱关节顶座和盂肱关节底座；所述盂肱关节底座安装在所述肩胛骨机构的工作端一侧，所述盂肱关节顶座和所述盂肱关节底座之间安装有波纹管组件和若干第二气动肌肉。本发明专利技术的结构简洁，同时具有气动肌肉与波纹管组件驱动的优点，相较于传统的气动肌肉驱动的肩关节具有更高的柔性、控制精度以及活动范围。控制精度以及活动范围。控制精度以及活动范围。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
，特别是涉及一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人。

技术介绍

[0002]随着科学的不断进步，人工智能科技的发展，智能服务机器人作为仿生机器人的一类，相关研究最为活跃，由其衍生而来的仿生关节的研究，更受国内外学者的青睐。肩关节是机器人至关重要的一个关节，它不但承载着整个手臂的重量，还需要实现相对于机器人身体的侧向或者前后向的运动。气动人工肌肉作为一种新型驱动器，具有高功率、体积比和较好的柔顺性，越来越多地被用作仿生关节的驱动器。波纹管的波纹结构沿周向分布并沿轴向起伏，这使得波纹管具有较高的径向刚度来限制驱动器径向变形，同时能够在轴向拥有良好的伸缩性能和抗扭性能。
[0003]然而现有的机器人存在下列问题：现有服务机器人肩部支撑，肩与手臂的连接、手臂旋转，多数通过金属骨骼支架、关节处装载变速箱电机或舵机，通过控制电路驱动其运动，存在肩关节的柔性、控制精度低、活动范围小等问题。
[0004]为此，提出一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，旨在解决或改善上述技术问题中的至少之一。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，包括：
[0007]行架；
[0008]肩胛骨机构，安装在所述行架上；所述肩胛骨机构通过第一气动肌肉驱动；
[0009]锁骨机构，一端安装在所述行架上，另一端与所述肩胛骨机构的工作端铰接；
[0010]盂肱关节机构，包括盂肱关节顶座和盂肱关节底座；所述盂肱关节底座安装在所述肩胛骨机构的工作端一侧，所述盂肱关节顶座和所述盂肱关节底座之间安装有波纹管组件和若干第二气动肌肉。
[0011]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述波纹管组件包括内层波纹管和外层波纹管；所述内层波纹管一端与所述盂肱关节顶座固定，另一端伸入至所述外层波纹管内；所述内层波纹管内设有一空腔；
[0012]所述外层波纹管一端通过挡圈固定安装在所述盂肱关节底座上，另一端套设在所述内层波纹管外；所述外层波纹管内设有夹层；若干所述第二气动肌肉位于所述外层波纹管的外侧，并且沿所述外层波纹管周向等间距排布。
[0013]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述肩胛骨机构包括：
[0014]肩胛骨四连杆，所述肩胛骨四连杆的两端均通过肩胛骨连接件安装在所述行架上；所述肩胛骨四连杆上安装有所述第一气动肌肉；所述肩胛骨四连杆具有多个自由度；
[0015]胸锁关节，所述胸锁关节安装在所述肩胛骨四连杆上；
[0016]第三气动肌肉，所述第三气动肌肉安装在所述胸锁关节和所述肩胛骨四连杆之间；
[0017]其中，所述锁骨机构的一端与所述胸锁关节远离所述肩胛骨四连杆的一端铰接；所述盂肱关节底座安装在所述胸锁关节远离所述肩胛骨四连杆的一侧。
[0018]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述锁骨机构包括：
[0019]第一关节支座，所述第一关节支座安装在所述行架上；
[0020]第一连接件，所述第一连接件铰接在所述第一关节支座上；
[0021]第四气动肌肉，所述第四气动肌肉一端与所述连接件固接，另一端通过第二连接件铰接有球铰链底座；所述球铰链底座固定安装在所述胸锁关节远离所述肩胛骨四连杆的一端。
[0022]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述第一连接件与所述第一关节支座之间安装有虎克铰，所述第一连接件通过所述虎克铰与所述第一关节支座铰接。
[0023]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述第二连接件通过球铰链与所述球铰链底座铰接。
[0024]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述胸锁关节包括第一连杆、第二连杆和第三连杆；所述第一连杆一端与所述肩胛骨四连杆固接，所述第二连杆两端分别与所述第一连杆和所述第三连杆铰接；所述第三气动肌肉一端与所述第三连杆铰接，另一端与所述肩胛骨四连杆铰接；所述球铰链底座和所述盂肱关节底座均固定安装在所述第三连杆上。
[0025]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述第三气动肌肉倾斜设置。
[0026]根据本专利技术提供的一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，所述第二气动肌肉的数量为六个。
[0027]本专利技术公开了以下技术效果：
[0028]本专利技术通过第一气动肌肉驱动肩胛骨机构运动，通过波纹管组件的充气加压后可以伸长，进而实现对肩关节内外旋的控制；通过锁骨机构和盂肱关节机构实现机器人肩关节的运动；本专利技术的肩关节机器人结构简洁，同时具有气动肌肉与波纹管组件驱动的优点，相较于传统的气动肌肉驱动的肩关节具有更高的柔性、控制精度以及活动范围。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1为本专利技术的结构示意图；
[0031]图2为本专利技术中肩胛骨机构的结构示意图；
[0032]图3为本专利技术中锁骨机构的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术中盂肱关节机构的结构示意图；
[0034]其中，1、肩胛骨机构；101、肩胛骨四连杆；102、第三气动肌肉；103、胸锁关节；2、锁骨机构；201、第一关节支座；202、虎克铰；203、第一连接件；204、第四气动肌肉；205、第二连接件；206、球铰链；207、球铰链底座；3、盂肱关节机构；301、盂肱关节底座；302、挡圈；303、第二气动肌肉；304、盂肱关节顶座；305、内层波纹管；306、外层波纹管；4、行架。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0037]参照图1
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4，本专利技术提供一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，包括：
[0038]行架4；行架4的材质可以根据具体的使用环境进行设定，本实施例中，行架4为铝合金材质制成；
[0039]肩胛骨机构1，安装在行架4上；肩胛骨机构1通过第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，其特征在于，包括：行架(4)；肩胛骨机构(1)，安装在所述行架(4)上；所述肩胛骨机构(1)通过第一气动肌肉驱动；锁骨机构(2)，一端安装在所述行架(4)上，另一端与所述肩胛骨机构(1)的工作端铰接；盂肱关节机构(3)，包括盂肱关节顶座(304)和盂肱关节底座(301)；所述盂肱关节底座(301)安装在所述肩胛骨机构(1)的工作端一侧，所述盂肱关节顶座(304)和所述盂肱关节底座(301)之间安装有波纹管组件和若干第二气动肌肉(303)。2.根据权利要求1所述的基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，其特征在于：所述波纹管组件包括内层波纹管(305)和外层波纹管(306)；所述内层波纹管(305)一端与所述盂肱关节顶座(304)固定，另一端伸入至所述外层波纹管(306)内；所述内层波纹管(305)内设有一空腔；所述外层波纹管(306)一端通过挡圈(302)固定安装在所述盂肱关节底座(301)上，另一端套设在所述内层波纹管(305)外；所述外层波纹管(306)内设有夹层；若干所述第二气动肌肉(303)位于所述外层波纹管(306)的外侧，并且沿所述外层波纹管(306)周向等间距排布。3.根据权利要求1所述的基于气动软体驱动器的仿人体肩关节机器人，其特征在于：所述肩胛骨机构(1)包括：肩胛骨四连杆(101)，所述肩胛骨四连杆(101)的两端均通过肩胛骨连接件安装在所述行架(4)上；所述肩胛骨四连杆(101)上安装有所述第一气动肌肉；所述肩胛骨四连杆(101)具有多个自由度；胸锁关节(103)，所述胸锁关节(103)安装在所述肩胛骨四连杆(101)上；第三气动肌肉(102)，所述第三气动肌肉(102)安装在所述胸锁关节(103)和所述肩胛骨四连杆(101)之间；其中，所述锁骨机构(2)的一端与所述胸...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金柱，丁铖龙，赵振国，李森林，王志鹏，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：