[發明專利]一種基于氣動的仿型機器人

在審

• 申請號: 202110047824.4
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112775944A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 姜飛龍;曹堅;錢蘇翔;胡紅生;楊琴;張海軍;汪斌;朱海濱;劉睿瑩;楊德山;歐陽青;宋玉來;錢承;殷小亮;趙偉;陳晟;周麗;朱荷蕾;許聚武;楊立娜;沈劍英;崔文華;程樹群;李偉榮;何琳;章璇;董睿;伊光武;陳軍委;敖康;李心雨;劉億;尹弟
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J17/02
• 代理公司: 上海茸恒專利代理事務所(特殊普通合伙) 31408
• 代理人: 袁威

本發明涉及一種基于氣動的仿型機器人，以氣動肌肉驅動機器人的腰關節，以氣動肌肉和氣缸驅動機器人的髖關節、膝關節、踝關節、肩關節、肘關節、腕關節的運動，具有完全模擬人的關節運動的功能。所述的一種基于氣動的仿型機器人主要由氣動肌肉、氣缸、椎骨、連接件以及關節控制系統組成。腰關節中并聯的短氣動肌肉連接的椎骨數量較少，并聯的長氣動肌肉連接的椎骨數量較多。本發明專利以氣動肌肉和氣缸驅動，具有結構緊湊，柔順性好、兼顧轉動和移動的特點，可用于教學和演示。

技術領域

本發明涉及仿生機器人設備技術領域，特別是一種結構緊湊，柔順性好、兼顧轉動和移動的基于氣動的仿型機器人。

背景技術

軟體機器人是一種新型柔軟機器人，能夠適應各種非結構化環境，可以實現靈活的彎曲、扭轉，即使受到外界沖擊，也不會產生較大的碰撞好沖擊，因此近年來一直是機器人領域研究的熱點。

目前，大多數軟體機器人的設計是模仿自然界各種生物，氣動肌肉由于具有和人的肌肉類似的特性，具有等壓、等張、等長特性；人體肌肉在運動過程中吸收身體的氧氣，排出二氧化碳，氣動肌肉通過控制氣動閥充放氣實現動作，因此氣動肌肉可以較好的運用在軟體機器人設計。

CN110936367B，申請號：201911082363.3，申請日：2019-11-07，公開了一種氣動仿人機器人系統以氣缸驅動仿人機器人的髖關節、膝關節、腳關節、腰關節、肩關節、肘關節、腕關節的運動，具有完全模擬人的關節運動的功能。由直線氣缸、擺動氣缸、帶輪、絲杠、錐齒輪、齒形帶、齒形輪以及連接件組成。髖關節和肩關節由擺動氣缸通過帶輪驅動，膝關節由絲杠和氣缸組合驅動，腳關節由多根氣缸驅動，肘關節由擺動氣缸驅動，腕關節由兩組變距離擺動部件和氣缸并聯機構組成；髖關節、膝關節、腳關節、腰關節、肩關節、肘關節、腕關節分別具有2、1、4、6、2、1、4個自由度，全身共計34個自由度。CN110682305B，申請號：201910995867.8，申請日：2019-10-18，公開了一種仿人型機器人系統，腰關節裝置的兩側分別設置上肢裝置，下端兩側分別設置下肢裝置，以氣缸、氣動肌肉和彈簧組合體驅動仿人機器人的上肢裝置、腰關節裝置、下肢裝置的運動，具有完全模擬人的關節運動的功能。由氣缸、帶輪、連接件、氣動肌肉和彈簧組合體、連接板、氣爪等組成。擺動氣缸之間結合，擺動氣缸與帶傳動結合，氣爪驅動上肢系統，氣動肌肉和彈簧組合體和直線氣缸驅動腰關節系統，直線氣缸、直線氣缸與桿結構結合驅動下肢系統。單上肢系統、腰關節系統、單下肢系統分別具有5、7、12個自由度，整個機器人共計41個自由度。CN110561457B，申請號：201910890458.1，申請日：2019-09-20，公開了基于氣缸的仿人機器人系統，上肢關節裝置的腰部第一連接件的兩端分別可轉動連接肱骨支架，肱骨支架依次連接大臂連接件，萬向節和小臂連接件；腰關節裝置的腰部第一擺動氣缸兩端設置在腰部第一連接件上，腰部第一擺動氣缸固定在腰部第二連接件上，腰部第二連接件固定在腰部第二擺動氣缸的轉動軸上，腰部第二擺動氣缸的缸體固定在腰部第三連接件上，腰部第三連接件的兩側分別可轉動連接至少四個腰部氣缸。

CN110936367B，CN110682305B，CN110561457B分別設計出剛性仿人機器人關節。

CN108466256B，申請號：201810344584.2，申請日：2018-04-17，公開了一種基于氣動肌肉與氣缸的仿人型機器人系統，以氣動肌肉和氣缸驅動仿人型機器人的肩關節、肘關節、腰關節、髖關節、膝關節、踝關節的運動，該機器人主要由頭骨、椎骨、肋骨、肱骨、橈骨、固定件、股骨、腓骨、氣動肌肉、氣缸以及腳組成。肩關節、肘關節、腰關節、髖關節、膝關節、踝關節分別具有3、3、4、3、3、4個自由度，整個系統具有34個自由度，其中肩關節由9根來自椎骨的氣動肌肉以柔性冗余的形式分布和驅動肩關節，小腿關節則由周邊均勻分布三根氣缸，中間一根氣缸支撐的并聯機構構成，實現轉動和移動的自由切換。僅僅設計單獨柔性并聯關節和單獨剛性并聯串聯的仿人機器人關節，并且僅僅為執行元件并聯的形式驅動關節，并不能較為真實的反應人體關節肌肉的運動特性。需要一種結構緊湊，柔順性好、兼顧轉動和移動的基于氣動的仿型機器人。

發明內容