[发明专利]基于气缸的仿人机器人系统

说明书

本发明涉及基于气缸的仿人机器人系统，上肢关节装置的腰部第一连接件的两端分别可转动连接肱骨支架，肱骨支架依次连接大臂连接件，万向节和小臂连接件；腰关节装置的腰部第一摆动气缸两端设置在腰部第一连接件上，腰部第一摆动气缸固定在腰部第二连接件上，腰部第二连接件固定在腰部第二摆动气缸的转动轴上，腰部第二摆动气缸的缸体固定在腰部第三连接件上，腰部第三连接件的两侧分别可转动连接至少四个腰部气缸。本发明结构紧凑、自由度多、运动模式多、运动空间和运动范围大。

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，特别是一种结构紧凑、自由度多、运动模式多、运动空间和运动范围大的基于气缸的仿人机器人系统。

背景技术

1960年开始，随着二极管等电路控制系统的发展，美国一些科研人员开始研究能够替代人类，完成危险、繁重工作的机器人，根据实际的需求不同，机器人可以设计成不同形状，其中仿人机器人集中机械、电气、控制等多学科，为机器人领域的一个分支，代表了一个国家的科技水平和科研实力。

气缸以空气作为介质，取之不完、用之不尽，气缸有较大的运动空间，并且气缸已经在工业领域广泛运用。按照运动方式，气缸又可以分为直线型和旋转型气缸，均可用于驱动机器人关节，以气缸驱动的关节和机器人将具有较为广阔的应用前景。

目前以气缸驱动的仿人型机器人研究基本处于空白状态，除中国专利申请号201711099824.9，公告号CN107717961A公开了一种基于气缸的仿人型机器人，以气缸作为驱动元件模拟人的腰关节以及四肢运动，具有完全模拟人运动的功能。所述的仿人型机器人主要由气缸、固定板、股骨、腓骨、肱骨组成，具有44个自由度；其中模拟的腰关节具有12个自由度，模拟下肢的髋关节、膝关节、踝关节分别具有3、2、2个自由度，模拟上肢的肩关节、肘关节、腕关节分别具有3、1、4个自由度，肩关节与肘关节之间增加了一个自由度。

中国专利申请号201810258382.6，公告号CN108453705A公开一种基于气缸的仿人型机器人系统，以气缸作为驱动元件模拟人的躯干关节以及四肢运动，具有完全模拟人运动的功能。所述的基于气缸仿人型机器人主要由直线运动气缸、摆动气缸、椎骨、固定板、股骨、腓骨、脚、气爪等组成，具有38个自由度。其中模拟的躯干关节具有6个自由度，模拟下肢的髋关节、膝关节、踝关节分别具有3、3、3个自由度，模拟上肢的肩关节、肘关节、腕关节分别具有4、1、2个自由度。

上述仿人型机器人并没有考虑腰关节驱动上肢、下肢之间的前后、左右摆动，以及多气缸组合的关节运动，但是其运动空间和运动范围比较单一，不能够灵活的调整状态适应实际需要，自由度比较少。

需要一种结构紧凑、自由度多、运动模式多、运动空间和运动范围大的基于气缸的仿人机器人系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、自由度多、运动模式多、运动空间和运动范围大的基于气缸的仿人机器人系统。

基于气缸的仿人机器人系统，包括：

上肢关节装置，所述上肢关节装置的腰部第一连接件的两端分别可转动连接肱骨支架，所述肱骨支架依次连接大臂连接件，万向节和小臂连接件，所述腰部第一连接件和小臂连接件之间至少设置三个大臂气缸，大臂气缸围绕在所述肱骨支架四周，所述大臂气缸分别与腰部第一连接件和小臂连接件可转动连接，所述小臂连接件可转动连接至少四个小臂气缸，所述小臂气缸可转动连接小臂连接支撑，所述小臂连接支撑上固定气爪；

腰关节装置，所述腰关节装置的腰部第一摆动气缸两端设置在腰部第一连接件上，所述腰部第一摆动气缸固定在腰部第二连接件上，所述腰部第二连接件固定在腰部第二摆动气缸的转动轴上，所述腰部第二摆动气缸的缸体固定在腰部第三连接件上，所述腰部第三连接件的两侧分别可转动连接至少四个腰部气缸，所述腰部气缸可转动连接髋关节连接件；