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专利号: 2021104587575
申请人: 嘉兴学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-08-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,包括:腰关节(2),所述腰关节(2)的上部侧面分别设置左上肢关节(1‑1)和右上肢关节(1‑

2),下部两侧分别设置左下肢关节(3‑1)和右下肢关节(3‑2),所述左上肢关节(1‑1)和右上肢关节(1‑2)结构相同,且互为镜像,所述左下肢关节(3‑1)和右下肢关节(3‑2)结构相同,且互为镜像;

所述腰关节(2)的第一层连接板(6)和第二层连接板(8)之间的腰关节第一并联机构(4)、腰关节第三并联机构(7)并联,所述第二层连接板(8)和第三层连接板(10)之间的腰关节第二并联机构(5)、腰关节第四并联机构(9)并联,所述腰关节第一并联机构(4)、腰关节第三并联机构(7)、腰关节第二并联机构(5)、腰关节第四并联机构(9)的结构相同,所述腰关节第一并联机构(4)的直线气缸一(11)、气动肌肉一(12)、气动肌肉二(13)、气动肌肉三(15)、直线气缸二(16)、直线气缸三(17)分别可转动连接上端连接板(14)和下端连接板(18)的两端;

所述第三层连接板(10)分别固定连接左下肢关节(3‑1)和右下肢关节(3‑2)的大腿连接板(29),所述大腿连接板(29)可转动连接髋关节转动轴(28),所述髋关节转动轴(28)固定连接下肢转动轮一(19),所述大腿连接板(29)可转动连接膝关节转动轴(32),所述膝关节转动轴(32)分别固定连接下肢转动轮二(22)、下肢转动轮四(33)、小腿连接板(36),所述小腿连接板(36)可转动连接踝关节转动轴(37),所述踝关节转动轴(37)分别固定连接下肢转动轮三(25)、踝关节连接板(38),所述踝关节连接板(38)固定连接脚(39),所述下肢转动轮一(19)通过绳索连接气动肌肉长肌一(20)、气动肌肉长肌二(21)的一端,所述气动肌肉长肌一(20)、气动肌肉长肌二(21)的另一端通过绳索连接下肢转动轮二(22),所述下肢转动轮一(19)通过绳索连接气动肌肉短肌三(30)、气动肌肉短肌四(31)的一端,所述气动肌肉短肌三(30)、气动肌肉短肌四(31)另一端固定在大腿连接板(29)上,所述下肢转动轮二(22)通过绳索连接气动肌肉长肌三(23)、气动肌肉长肌四(24)的一端,所述气动肌肉长肌三(23)、气动肌肉长肌四(24)的另一端通过绳索连接下肢转动轮三(25),所述膝关节转动轴(32)通过绳索连接气动肌肉短肌五(34)、气动肌肉短肌六(35)的一端,所述气动肌肉短肌五(34)、气动肌肉短肌六(35)的另一端固定连接到小腿连接板(36)上,所述下肢转动轮三(25)通过绳索连接气动肌肉短肌一(26)、气动肌肉短肌二(27)的一端,所述气动肌肉短肌一(26)、气动肌肉短肌二(27)的另一端固定连接到踝关节连接板(38)上;

所述第一层连接板(6)分别固定连接左上肢关节(1‑1)和右上肢关节(1‑2)的气动马达一(40)的壳体,所述气动马达一(40)的转动轴固定连接肩关节连接件(41),所述肩关节连接件(41)固定连接肩关节转动轴二(54),所述肩关节转动轴二(54)固定连接锥齿轮二(55),所述肩关节转动轴二(54)可转动连接连接板二(53),所述连接板二(53)分别固定连接连接板一(52)、连接板三(67),所述锥齿轮二(55)分别啮合锥齿轮一(51)、锥齿轮三(68),所述锥齿轮一(51)固定连接肩关节转动轴一(50),所述肩关节转动轴一(50)固定连接带轮二(49),所述肩关节转动轴一(50)分别可转动连接长连接板一(48)、连接板一(52),所述锥齿轮三(68)固定连接肩关节转动轴三(65),所述肩关节转动轴三(65)固定连接带轮四(66),所述肩关节转动轴三(65)分别可转动连接长连接板二(60)、连接板三(67),所述长连接板一(48)和长连接板二(60)分别可转动连接肘关节转动轴一(83),所述肘关节转动轴一(83)分别固定连接肘转动轮一(46)、带轮一(47)、肘转动轮四(62)、带轮三(63)、带轮八(77)、带轮九(78),所述左上肢关节(1‑1)的短连接板一(61)和短连接板二(71)分别可转动连接肘关节转动轴二(75)的转动轴,所述肘关节转动轴二(75)分别固定连接气动马达二(44)的转动轴、气动马达三(59)的转动轴、带轮五(70)、带轮八(77)、带轮九(78),所述气动马达三(59)的缸体固定在长连接板二(60)上,所述气动马达二(44)的缸体固定在长连接板一(48)上,所述长连接板一(48)和长连接板二(60)分别可转动连接腕关节转动轴(81),所述腕关节转动轴(81)分别固定连接腕转动轮一(42)、腕转动轮二(56)、带轮十(79)、腕关节连接件(80),所述左上肢关节(1‑1)的带轮六(73)和带轮十(79)、带轮五(70)和带轮八(77)、带轮七(74)和带轮九(78)、带轮一(47)和带轮二(49)、带轮三(63)和带轮四(66)分别通过皮带五(69)、皮带三(72)、皮带四(76)、皮带一(84)、皮带二(64)实现啮合传动,所述腕关节连接件(80)固定连接气爪(82),所述腕转动轮一(42)通过绳索连接肘腕气动肌肉一(43)、肘腕气动肌肉二(45)的一端,所述肘腕气动肌肉一(43)、肘腕气动肌肉二(45)的另一端通过绳索连接肘转动轮一(46),所述腕转动轮二(56)通过绳索连接肘腕气动肌肉三(57)、肘腕气动肌肉四(58)的一端,所述肘腕气动肌肉三(57)、肘腕气动肌肉四(58)的另一端通过绳索连接肘转动轮四(62);

计算机(85),所述计算机(85)分别连接上肢关节控制系统(86)、腰关节控制系统(87)、下肢关节控制系统(88)。

2.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述第一层连接板(6)、第二层连接板(8)和第三层连接板(10)分别为长方形板。

3.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述上端连接板(14)和下端连接板(18)分别为圆盘。

4.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述直线气缸一(11)、气动肌肉一(12)、气动肌肉二(13)、气动肌肉三(15)、直线气缸二(16)、直线气缸三(17)均匀分布在上端连接板(14)和下端连接板(18)的四周。

5.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述下肢转动轮一(19)、下肢转动轮二(22)、下肢转动轮三(25)为双槽轮,所述膝关节转动轴(32)为单槽轮。

6.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述气动肌肉长肌一(20)、气动肌肉长肌二(21)大小相同,相互平行,成组设置,所述气动肌肉短肌三(30)、气动肌肉短肌四(31)大小相同,相互平行,成组设置,所述气动肌肉长肌三(23)、气动肌肉长肌四(24)大小相同,相互平行,成组设置,所述气动肌肉短肌五(34)、气动肌肉短肌六(35)大小相同,相互平行,成组设置,所述气动肌肉短肌一(26)、气动肌肉短肌二(27)大小相同,相互平行,成组设置。

7.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述腕关节连接件(80)为U形,开口处夹紧带轮十(79)。

8.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述肘腕气动肌肉三(57)、肘腕气动肌肉四(58)大小相同,成组设置,相互平行,所述肘腕气动肌肉一(43)、肘腕气动肌肉二(45)大小相同,成组设置,相互平行。

9.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述第一层连接板(6)、第二层连接板(8)、第三层连接板(10)、上端连接板(14)、下端连接板(18)、下肢转动轮一(19)、下肢转动轮二(22)、下肢转动轮三(25)、髋关节转动轴(28)、大腿连接板(29)、膝关节转动轴(32)、下肢转动轮四(33)、小腿连接板(36)、踝关节转动轴(37)、踝关节连接板(38)、脚(39)、肩关节连接件(41)、腕转动轮一(42)、肘转动轮一(46)、带轮一(47)、长连接板一(48)、带轮二(49)、肩关节转动轴一(50)、锥齿轮一(51)、连接板一(52)、连接板二(53)、肩关节转动轴二(54)、锥齿轮二(55)、腕转动轮二(56)、长连接板二(60)、短连接板一(61)、肘转动轮四(62)、肩关节转动轴三(65)、带轮四(66)、连接板三(67)、锥齿轮三(68)、带轮五(70)、短连接板二(71)、带轮六(73)、带轮七(74)、肘关节转动轴二(75)、带轮八(77)、带轮九(78)、带轮十(79)、腕关节连接件(80)、腕关节转动轴(81)、肘关节转动轴一(83)的材料为铝合金。

10.根据权利要求1所述的一种基于气动肌肉与气缸冗余的机器人系统,其特征在于,所述上肢关节控制系统(86)分别控制左上肢关节(1‑1)和右上肢关节(1‑2)的气动马达一(40)、肘腕气动肌肉一(43)、肘腕气动肌肉二(45)、肘腕气动肌肉三(57)、肘腕气动肌肉四(58)、气动马达二(44)、气动马达三(59)、气爪(82);

所述腰关节控制系统(87)分别控制腰关节第一并联机构(4)、腰关节第三并联机构(7)、腰关节第二并联机构(5)、腰关节第四并联机构(9)的直线气缸一(11)、气动肌肉一(12)、气动肌肉二(13)、气动肌肉三(15)、直线气缸二(16)、直线气缸三(17);

所述下肢关节控制系统(88)分别控制左下肢关节(3‑1)和右下肢关节(3‑2)的气动肌肉长肌一(20)、气动肌肉长肌二(21)、气动肌肉短肌三(30)、气动肌肉短肌四(31)、气动肌肉长肌三(23)、气动肌肉长肌四(24)、气动肌肉短肌五(34)、气动肌肉短肌六(35)、气动肌肉短肌一(26)、气动肌肉短肌二(27)。