[發明專利]一種剛柔混合的仿生機器人系統

有效

• 申請號: 202110459533.6
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113146582B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 李心雨;姜飛龍;曹堅;敖康;沈劍英;崔文華;朱耀東;錢書翔;程樹群;李偉榮;何琳;章璇;董睿;伊光武;陳軍委;胡紅生;楊德山;汪斌;楊琴;張海軍;劉春元;周振峰;朱海濱;朱荷蕾;許聚武;劉睿瑩;歐陽青;宋玉來;錢承;殷小亮;陳晟;周麗;楊立娜;劉億;尹弟
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/10;B25J17/00
• 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

本發明涉及一種剛柔混合的仿生機器人系統，以氣動肌肉模擬人的肌肉驅動肩關節、肘關節、腕關節、腰關節、髖關節、膝關節、踝關節的運動，具有完全模擬人關節運動的功能。所述的剛柔混合的仿生機器人系統主要由椎骨、連接件、轉動軸、直線氣缸、氣動肌肉、薄壁氣缸以及控制系統組成。兩組并聯氣缸交叉內側，一組并聯氣動肌肉在外側構成腰關節。單關節氣動肌肉與多關節氣動肌肉結合驅動膝關節，拮抗肌形式的氣動肌肉驅動髖關節、踝關節。單關節氣動肌肉與多關節氣動肌肉結合驅動肩關節、肘關節，拮抗肌形式的氣動肌肉驅動腕關節。本發明專利以氣動肌肉驅動，具有結構緊湊，剛柔結合、運動模式多的特點，可用于教學和演示。

技術領域

本發明涉及機器人設備技術領域，特別是一種結構緊湊，剛柔結合、運動模式多的剛柔混合的仿生機器人系統。

背景技術

柔性機器人由于具有較好的柔順性，在復雜環境運動過程中，如果與外界發生碰撞，由于其自身具有較好的柔順性而避免剛性損壞。氣動肌肉由于具有較好的柔順性，在柔性機器人領域具有較多的應用。

仿生機器人是機器人領域一個重要的研究領域，由于在設計機器人的過程中，往往吸取生物的優勢進行設計，而生物的這些優勢進化幾千年，為適應外部環境進化而來。

人體腰關節肌肉錯綜復雜，從不同的角度分析，可以設計出不同的構型。中國專利CN107550688B，申請號：201710944285.8，申請日：2017-10-12，以氣動肌肉模擬人的肌肉驅動肩關節、肘關節、腕關節、腰關節、髖關節、膝關節、踝關節的運動，具有完全模擬人運動的功能。該仿人型機器人結構緊湊、清潔、防爆性能好，可用于科學研究、教學演示、醫療診斷。提出氣動肌肉以拮抗肌形式驅動關節，但是人體關節經常會有一些微小的相對運動，比如人體的髕骨。需要一種結構緊湊，剛柔結合、運動模式多的剛柔混合的仿生機器人系統。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構緊湊，剛柔結合、運動模式多的剛柔混合的仿生機器人系統。

一種剛柔混合的仿生機器人系統，包括：

腰關節，所述腰關節的上部兩側分別設置上肢關節一和上肢關節二，下部兩側分別設置下肢關節一和下肢關節二，所述上肢關節一和上肢關節二結構相同，且互為鏡像，所述下肢關節一和下肢關節二結構相同，且互為鏡像；

所述腰關節的上端連接板、椎骨一、椎骨二、椎骨三、椎骨四、椎骨五、椎骨六、椎骨七、下端連接板依次可轉動連接，所述上端連接板和椎骨五分別可轉動連接上端氣缸一、上端氣缸二、上端氣缸三的兩端，所述椎骨三和下端連接板分別可轉動連接下端氣缸一、下端氣缸二、下端氣缸三的兩端，所述上端連接板和下端連接板分別可轉動連接腰關節氣動肌肉一、腰關節氣動肌肉二、腰關節氣動肌肉三、腰關節氣動肌肉四、腰關節氣動肌肉五、腰關節氣動肌肉六；

所述下端連接板分別可轉動連接下肢關節一或下肢關節二的轉動輪一，所述轉動輪一固定連接大腿連接板，所述大腿連接板固定連接膝關節轉動軸，所述膝關節轉動軸分別固定連接轉動輪二和轉動輪三，所述下端連接板固定連接氣動肌肉長肌一、氣動肌肉長肌二，所述氣動肌肉長肌一、氣動肌肉長肌二通過繩索連接轉動輪二，所述下端連接板固定連接氣動肌肉長肌三、氣動肌肉長肌四，所述氣動肌肉長肌三、氣動肌肉長肌四通過繩索連接轉動輪三，所述大腿連接板固定連接氣動肌肉短肌一、氣動肌肉短肌二，所述氣動肌肉短肌一、氣動肌肉短肌二通過繩索連接轉動輪一，所述大腿連接板固定連接氣動肌肉短肌三、氣動肌肉短肌四，所述氣動肌肉短肌三、氣動肌肉短肌四通過繩索連接轉動輪三，所述轉動輪三設置有兩個槽；

所述膝關節轉動軸固定連接小腿連接板，所述小腿連接板可轉動連接踝關節轉動軸，所述踝關節轉動軸分別固定連接轉動輪四、轉動輪五、腳連接件，所述腳連接件固定連接腳，所述小腿連接板固定連接氣動肌肉短肌五、氣動肌肉短肌六、氣動肌肉短肌七、氣動肌肉短肌八，所述氣動肌肉短肌五、氣動肌肉短肌六通過繩索連接轉動輪四，所述氣動肌肉短肌七、氣動肌肉短肌八通過繩索連接轉動輪五；