[發明專利]一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節

有效

• 申請號: 201711144735.1
• 申請日: 2017-11-17
• 公開（公告）號: CN107696024B
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 姜飛龍;張海軍;宋玉來;朱海濱;朱荷蕾;錢承;殷小亮;劉睿瑩;陳晟;周麗;戴婷;沈劍英;楊立娜
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/06;B25J9/14
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 邱啟旺

本發明公開一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節，其包括N層的氣動肌肉組，N≥2，每層氣動肌肉組均由上固定板、下固定板和可轉動連接在上、下固定板之間的不少于三根的氣動肌肉組成；第N層的氣動肌肉組的下固定板位于第N?1層的氣動肌肉組的上固定板和下固定板之間，且第N層的氣動肌肉組的下固定板和第N?1組的氣動肌肉組的上固定板之間通過支柱固定連接，第N層的氣動肌肉組的氣動肌肉的下端均穿過所述的第N?1組的氣動肌肉組的上固定板可轉動連接在第N層的氣動肌肉組的下固定板上，相鄰的氣動肌肉組的氣動肌肉與固定板的連接點交叉排布。本發明以氣動肌肉驅動作為執行元件，工作空間大、自由度多、結構緊湊，可用于關節運動模擬、零件搬運、仿生教學與演示。

技術領域

本發明屬于仿生機器人技術領域，涉及一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節系統。

背景技術

氣動肌肉以其僅受氣壓單因素的影響、功率/質量比、柔順性等優點，已經被用來研究人體和動物關節以及機器人領域。

中國專利200610053005.6、201410267007.X分別提出三根氣動肌肉驅動的單關節并聯平臺，中國專利201510665545.9提出六根氣動肌肉驅動的單關節并聯平臺，由于氣動肌肉的運動范圍受到氣動肌肉收縮量的限制，因此上述專利中的單關節并聯平臺運動空間受到極大的限制。中國專利201710485388.2提出單關節和多關節氣動肌肉混聯的混聯平臺，并不能夠增加混聯平臺的工作空間。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有的技術缺陷，提供了一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節，本發明具有工作空間大、自由度多、結構緊湊等。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案是：一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節系統，它包括：

一種基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節，其特征在于，該仿生關節包括N層的氣動肌肉組，N≥2，每層氣動肌肉組均由上固定板、下固定板和可轉動連接在上、下固定板之間的不少于三根的氣動肌肉組成，各層氣動肌肉組從下到上彼此套接連接，即第N層的氣動肌肉組的下固定板位于第N-1層的氣動肌肉組的上固定板和下固定板之間，且第N層的氣動肌肉組的下固定板和第N-1組的氣動肌肉組的上固定板之間通過支柱固定連接，第N層的氣動肌肉組的氣動肌肉的下端均穿過所述的第N-1組的氣動肌肉組的上固定板可轉動連接在第N層的氣動肌肉組的下固定板上，相鄰的氣動肌肉組的氣動肌肉與固定板的連接點交叉排布。

進一步地，所述的氣動肌肉組的上固定板為圓形，且沿周向均勻分布鏤空結構，所述的氣動肌肉穿過所述的鏤空結構與上固定板可轉動連接。

進一步地，所述的氣動肌肉均通過氣動比例壓力閥或者高速開關閥控制其內部的氣壓。

進一步地，所述的氣動肌肉可替換為氣缸、電缸或液壓缸。

本發明的有益效果是：

1.本發明利用多根氣動肌肉驅動關節，可以同時實現關節多個方向的運動；

2.本發明利用氣動肌肉驅動具有較大的功率/質量比、較好的柔順性、結構緊湊等優點；

3.本發明每個關節具有移動和轉動的6個自由度，同時各關節肌肉的重疊混聯，大大增加了氣動肌肉關節總體的伸縮量，每次層關節最終的移動和轉動的效果都是前面所有關節疊加的結果，交叉耦合的關節可以形象地模擬仿生關節完成各種動作。

附圖說明

圖1是基于氣動肌肉的交叉耦合仿生關節的結構示意圖；