[實用新型]一種新型仿生機械手臂控制裝置

有效

• 申請號: 201621025315.2
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206140523U
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 金星宇
• 申請（專利權）人: 金星宇
• 主分類號: B25J9/20
• 分類號: B25J9/20
• 代理公司: 鞍山嘉訊科技專利事務所21224
• 代理人: 張群

技術領域

本實用新型涉及機器人技術領域，尤其涉及一種新型仿生機械手臂控制裝置。

背景技術

仿生機械手臂是機械制造與自動化領域機器人方向的研究熱點。在康復輔助機器人、服務機器人、仿生機械等應用領域具有廣闊的應用前景。目前仿生機械手臂以電機驅動為主，在關節柔性、動態剛度和能量密度等方面都難以滿足使用要求。現今國內也有不少企業和研究所研制了氣動肌肉仿生機械手臂，對氣動肌肉的實際應用起到了很大的推動作用，中國專利申請公布號CN 105150190A，申請公布日2015.12.16，發明名稱：基于氣動肌肉的六自由度仿生機械手臂，該發明公開了一種基于氣動肌肉的六自由度仿生機械手臂，包括機架、肩關節、肘關節、腕關節及機械手掌，其中上述肩關節、肘關節、腕關節及機械手掌依次連接固定在機架上，并采用氣動肌肉作為驅動器，由滑輪組件實現關節的擺動和旋轉。該發明體積小、柔性高、仿生程度高。但該專利技術存在缺少人類手臂一個自由度的不足。因為，人的手臂能夠實現7個自由度，使得該專利技術仿生程度方面出現了折扣，降低了仿生動作的可靠性，因此，需要一種技術方案解決上述問題。

發明內容

針對以上現有技術的不足，本實用新型的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種新型仿生機械手臂控制裝置，使其實現七自由度仿生，仿生程度高、且仿生動作可靠。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案實現：

本實用新型所述的一種新型仿生機械手臂，該手臂結構上采用氣動肌肉1～16作為驅動器，使其由肩關節I 41、肩關節II 40、肘關節39和腕關節38組成的7自由度仿人機械手臂，各自由度均由氣動肌肉1～16驅動：機架上安裝有8根氣動肌肉9～16，實現類人手臂肩關節I 41、肩關節II 40的旋內/旋外、屈/伸及內收/外展的3個自由度；上臂安裝4根氣動肌肉5～8，實現肘關節39屈/伸、旋內/旋外的2個自由度；前臂安裝4根氣動肌肉1～4，實現腕關節38內收/外展、屈/伸的2個自由度。

本實用新型手臂共有7個自由度，關節的驅動通過氣動肌肉1～16的相互對抗實現，其中腕關節38的2個自由度采用4根氣動肌肉1～4驅動；肘關節39的2個自由度采用4 根氣動肌肉5～8驅動；肩關節的3個自由度，其中對于肩關節I 41的旋轉運動采用4根氣動肌肉13～16驅動，肩關節II 40的屈伸運動采用4根氣動肌肉9～12驅動，以求更加穩定地實現關節運動，因而肩關節采用8根氣動肌肉9～16驅動，由此氣動回路由氣源33、氣動三聯件32、肩關節回路I34、肩關節回路II35、肘關節回路36、腕關節回路37、氣動肌肉1～16構成。

氣源33是整個氣動回路的動力源，氣動三聯件32是將空氣過濾器、減壓閥和油霧器三種氣源處理元件組裝在一起，用于進入氣動回路的氣源凈化過濾和減壓至回路供給額定的氣源壓力值；肩關節回路I34、肩關節回路II35為控制肩關節的運動；肘關節回路36為控制肘關節39運動；腕關節回路37控制腕關節38運動。從而使得本實用新型手臂中每個關節的驅動都采用相對于人類拮抗肌的兩對氣動肌肉的對抗作用來實現。

肩關節回路I34、肩關節回路II35、肘關節回路36、腕關節回路37可獨立工作，肩關節回路I34、肩關節回路II35、肘關節回路36、腕關節回路37的開閉由兩位三通電磁閥28～31控制，兩位三通電磁閥28～31通電時，對應的回路工作，兩位三通電磁閥28～31斷電時，對應的回路不工作。比例壓力閥20、21用于調節腕關節38的4根氣動肌肉1～4內部壓力值，比例壓力閥22、23用于調節肘關節39的4根氣動肌肉5～8內部壓力值，比例壓力閥24、25、26、27用于調節肩關節I 41、肩關節II 40的8根氣動肌肉9～16內部壓力值。

兩位四通電磁閥17用于選擇機械手臂手爪的上下或左右移動，兩位四通電磁閥18用于選擇前臂的彎曲或扭曲運動，兩位四通電磁閥19用于選擇整個機械手臂伸展或抬升運動。整個機械手臂肩關節I 41的旋轉運動無需兩位四通電磁閥控制。