[发明专利]基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂

说明书

技术领域

本发明涉及仿生机械手臂领域，特别指一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂。

背景技术

目前，主流的机械手臂主要靠液压元件，伺服电机驱动。传统的机器人是大功率、高响应、精确的多关节系统，但由于它们的机械结构和驱动装置具有高质量、高刚度、功率重量比低等特点，不适宜与人进行接触操作，限制了与人的交流。尤其在仿生机器人和服务机器人及康复机器人领域，人们对其手臂的柔顺性和安全性的要求远大于对其位置精度和承载能力的要求。现今国内也有不少企业和研究所研制了气动肌肉仿生机械手臂，对气动肌肉的实际应用起到了很大的推动作用，但仍存在仿生机械手臂体积较大、仿生程度不高的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种体积小、柔性高、仿生程度高的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂。

本发明采取的技术方案如下：一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌，其中上述肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌依次连接固定在机架上，并采用气动肌肉作为驱动器，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转。

优选地，所述的机架为L型架体结构，机架包括底支板、顶支板及中间连接板，其中，上述底支板及顶纸板分别固定连接在中间连接板的下部及上部一侧，并沿中间连接板的同侧向外延伸。

优选地，所述的滑轮组件包括第一滑轮、第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮、第五滑轮、第六滑轮、第七滑轮及第八滑轮。

优选地，所述的肩关节包括大U型连接件、转盘、支撑铝柱、小U型连接件、L型板及肩关节气动肌肉组件，其中，上述大U型连接件通过转轴连接在顶纸板的外侧下部，并绕顶支板自由旋转；上述转盘设置在大U型连接件的底部，并通过至少二个支撑铝柱支撑，支撑铝柱的下端固定在底支板上；小U型连接件通过转轴连接在大U型连接件的侧部，转轴贯穿小U型连接件的顶板及大U型连接件的两侧壁，使小U型连接件固定，并绕大U型连接件自由旋转，L型板设置在小U型连接件内。

优选地，所述的肩关节气动肌肉组件包括固定设置在机架底支板上的肩关节第一气动肌肉、肩关节第二气动肌肉、肩关节第三气动肌肉、肩关节第四气动肌肉、肩关节第五气动肌肉及肩关节第六气动肌肉，其中，上述肩关节第一气动肌肉及肩关节第二气动肌肉分别第一滑轮、第二滑轮及第四滑轮连接，第一滑轮及第二滑轮设置在机架中间连接板的侧部，第四滑轮设置在大U型连接件与顶支板之间连接的转轴上，以便通过驱动第四滑轮旋转，实现肩关节Z轴方向自由转动；上述肩关节第三气动肌肉及肩关节第四气动肌肉与第五滑轮连接，第五滑V设置在连接小U型连接件与大U型连接件的转轴上，第五滑轮旋转，实现肩关节Y轴方向自由转动；上述肩关节第五气动肌肉及肩关节第六气动肌肉与第三滑轮及第六滑轮连接，第三滑轮设置在大U型连接件的侧部，第六滑轮设置在小U型滑轮内，拉动第三滑轮及第六滑轮，以实现肩关节X-Z平面的摆动自由度。

优选地，所述的肘关节包括连接座、圆盘、铝管、大U型板及肘关节气动肌肉，其中上述连接座固定在L型板的外端，铝管的一端固定在连接座上，另一端连接有圆盘，以便支撑圆盘；上述大U型板固定在圆盘的外侧面上。

优选地，所述的肘关节气动肌肉包括肘关节第一气动肌肉及肘关节第二气动肌肉，肘关节第一气动肌肉及肘关节第二气动肌肉均设置在连接座上，并沿铝管方向延伸；肘关节第一气动肌肉及肘关节第二气动肌肉连接第七滑轮，第七滑轮VII设置在大U型板的两侧板之间的连接轴上，拉动第七滑轮以实现肘关节X-Z平面的摆动自由度。

优选地，所述的腕关节包括小U型板、小圆盘、第八滑轮及腕关节气动肌肉组件，其中；上述小U型板连接在大U型板两侧板之间的连接轴上；小圆盘通过支架连接在小U型板上，支架为U型结构，固定设置在小U型板两侧板之间，小圆盘通过连接轴与支架连接；上述第八滑轮为横置滑轮，第八滑轮设置在支架的后侧部。

优选地，所述的腕关节气动肌肉组件包括腕关节第一气动肌肉及腕关节第二气动肌肉，腕关节第一气动肌肉及腕关节第二气动肌肉分别设置在连接座上，并沿铝管方向延伸，腕关节第一气动肌肉及腕关节第二气动肌肉与第八滑轮连接，拉动第八滑轮，以实现腕关节X轴方向的转动自由度。