1.一种基于串并混联气动肌肉与气缸的仿生机器人,其特征在于:包括上肢关节系统(1)、腰关节整体机械装置、下肢关节系统(3)、控制系统,腰关节整体机械装置顶部的两侧对称转动连接有上肢关节系统(1),腰关节整体机械装置下端与下肢关节系统(3)转动连接,下肢关节系统(3)包括两个结构完全相同的左下肢(3‑1)、右下肢(3‑2),上肢关节系统(1)、腰关节整体机械装置、下肢关节系统(3)中所有的气动肌肉与气缸构成气动肌肉与气缸控制装置(68),气动肌肉与气缸控制装置(68)与控制系统(67)连接;
腰关节整体机械装置包括腰关节上端板(4)、腰关节系统(2)、腰关节下端板(5),腰关节上端板(4)顶部的两端分别安装有固定板,固定板与上肢关节系统(1)可转动连接,腰关节上端板(4)、腰关节下端板(5)分别在上下两端与腰关节系统(2)固定连接;
腰关节系统(2)包括腰关节上层(10‑1)、腰关节中层(10‑2)、腰关节下层(10‑3),腰关节上层(10‑1)与腰关节中层(10‑2)之间由层间连接部件一(11‑1)连接,腰关节中层(10‑2)与腰关节下层(10‑3)之间由层间连接部件二(11‑2)连接,腰关节上层(10‑1)、腰关节中层(10‑2)、腰关节下层(10‑3)结构完全相同,腰关节上层(10‑1)由上层中间模块(6‑1)、腰关节气动肌肉一(7‑1)、腰关节气动肌肉二(7‑2)、腰关节气动肌肉三(7‑3)、腰关节气动肌肉四(7‑4)、支路连接模块一(8‑1)、支路连接模块二(8‑2)、支路连接模块三(8‑3)、支路连接模块四(8‑4)组成,层间连接部件一(11‑1)与层间连接部件二(11‑2)结构完全相同,层间连接部件一(11‑1)包括腰关节气缸一(9‑1)、腰关节气缸二(9‑2)、腰关节气缸三(9‑3)、腰关节气缸四(9‑4);
腰关节中层(10‑2)的中间为中层中间模块(6‑2),腰关节下层(10‑3)的中心为下层中间模块(6‑3),上层中间模块(6‑1)、下层中间模块(6‑3)分别与腰关节上端板(4)、腰关节下端板(5)固定连接;
腰关节气动肌肉二(7‑2)、腰关节气动肌肉四(7‑4)、腰关节气动肌肉一(7‑1)、腰关节气动肌肉三(7‑3)分别在前、后、左、右与上层中间模块(6‑1)固定连接,支路连接模块二(8‑
2)与腰关节气动肌肉二(7‑2)、支路连接模块四(8‑4)与腰关节气动肌肉四(7‑4)、支路连接模块一(8‑1)与腰关节气动肌肉一(7‑1)、支路连接模块三(8‑3)与腰关节气动肌肉三(7‑3)可转动连接;
腰关节气缸一(9‑1)两端分别与支路连接模块一(8‑1)、腰关节中层(10‑2)可转动连接,腰关节气缸二(9‑2)两端分别与支路连接模块二(8‑2)、腰关节中层(10‑2)可转动连接,腰关节气缸三(9‑3)两端分别与支路连接模块三(8‑3)、腰关节中层(10‑2)可转动连接,腰关节气缸四(9‑4)两端分别与支路连接模块四(8‑4)、腰关节中层(10‑2)可转动连接;
所述左下肢(3‑1)中:
大腿骨(16)两端分别与腰关节下端板(5)、小腿骨(19)可转动连接,小腿骨(19)与脚(24)可转动连接,髋关节气缸一(12)、髋关节气缸二(14)两端分别与腰关节下端板(5)、大腿骨(16)可转动连接,大腿气动肌肉一(13)、大腿气动肌肉四(18)两端分别与腰关节下端板(5)、小腿骨(19)可转动连接,大腿气动肌肉二(15)、大腿气动肌肉三(17)两端分别与大腿骨(16)、小腿骨(19)可转动连接,髋关节气缸一(12)、髋关节气缸二(14)与大腿气动肌肉二(15)、大腿气动肌肉三(17)串联,然后与大腿气动肌肉一(13)、大腿气动肌肉四(18)并联,小腿气动肌肉一(20)、小腿气动肌肉二(21)、小腿气动肌肉三(22)、小腿气动肌肉四(23)两端分别与小腿骨(19)、脚(24)可转动连接,小腿气动肌肉一(20)、小腿气动肌肉二(21)、小腿气动肌肉三(22)、小腿气动肌肉四(23)并联;
所述腰关节上端板(4)、腰关节下端板(5)、上层中间模块(6‑1)、中层中间模块(6‑2)、下层中间模块(6‑3)、支路连接模块一(8‑1)、支路连接模块二(8‑2)、支路连接模块三(8‑
3)、支路连接模块四(8‑4)、大腿骨(16)、小腿骨(19)、脚(24)的材料为铝合金;
气动肌肉与气缸控制装置(68)包括腰关节气动肌肉一(7‑1)、腰关节气动肌肉二(7‑
2)、腰关节气动肌肉三(7‑3)、腰关节气动肌肉四(7‑4)、腰关节气缸一(9‑1)、腰关节气缸二(9‑2)、腰关节气缸三(9‑3)、腰关节气缸四(9‑4)、髋关节气缸一(12)、大腿气动肌肉一(13)、髋关节气缸二(14)、大腿气动肌肉二(15)、大腿气动肌肉三(17)、大腿气动肌肉四(18)、小腿气动肌肉一(20)、小腿气动肌肉二(21)、小腿气动肌肉三(22)、小腿气动肌肉四(23);
支路连接模块二(8‑2)与腰关节气动肌肉二(7‑2)、支路连接模块四(8‑4)与腰关节气动肌肉四(7‑4)、支路连接模块一(8‑1)与腰关节气动肌肉一(7‑1)、支路连接模块三(8‑3)与腰关节气动肌肉三(7‑3)、腰关节气缸二(9‑2)与支路连接模块二(8‑2)、腰关节气缸二(9‑2)与腰关节中层(10‑2)、腰关节气缸四(9‑4)与支路连接模块四(8‑4)、腰关节气缸四(9‑4)与腰关节中层(10‑2)、腰关节气缸一(9‑1)与支路连接模块一(8‑1)、腰关节气缸一(9‑1)与腰关节中层(10‑2)、腰关节气缸三(9‑3)与支路连接模块三(8‑3)、腰关节气缸三(9‑3)与腰关节中层(10‑2)之间的可转动连接均为万向节,大腿骨(16)与腰关节下端板(5)、大腿骨(16)与小腿骨(19)、小腿骨(19)与脚(24)、大腿气动肌肉一(13) 与腰关节下端板(5)、大腿气动肌肉四(18)与小腿骨(19)、大腿气动肌肉二(15) 与大腿骨(16)、大腿气动肌肉三(17)与小腿骨(19)、小腿气动肌肉一(20)与小腿骨(19)、小腿气动肌肉一(20)与脚(24)、小腿气动肌肉二(21) 与小腿骨(19)、小腿气动肌肉二(21)与脚(24)、小腿气动肌肉三(22) 与小腿骨(19)、小腿气动肌肉三(22)与脚(24)、小腿气动肌肉四(23)与小腿骨(19)、小腿气动肌肉四(23)与脚(24)之间的可转动连接均为球铰,髋关节气缸一(12)、髋关节气缸二(14)与大腿骨(16)可转动连接为轴孔间隙配合,髋关节气缸一(12)、髋关节气缸二(14)与腰关节下端板(5)可转动连接为杆端关节轴承。
2.一种基于串并混联气动肌肉与气缸的仿生机器人系统,其特征在于:包括权利要求1所述的基于串并混联气动肌肉与气缸的仿生机器人、计算机(70)、脑电控制信号(66)、气压与位移信号检测装置(69),脑电控制信号(66)分别与控制系统(67)的输入端、计算机(70)的输入端连接,控制系统(67)的输出端与气动肌肉与气缸装置(68)的输入端连接,气动肌肉与气缸装置(68)的输出端与气压与位移信号检测装置(69)的输入端连接,气压与位移信号检测装置(69)的输出端与计算机(70)的输入端连接,计算机(70)的输出端与控制系统(67)的输入端连接。
3.一种如权利要求2所述的基于串并混联气动肌肉与气缸的仿生机器人系统的控制方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一:脑电控制信号(66)采集控制者的脑电信息并将采集到的脑电信息分别传送给控制系统(67)、计算机(70);
步骤二:控制系统(67)根据接收的脑电信息控制气动肌肉与气缸装置(68)工作;
步骤二:气压与位移信号检测装置(69)采集气动肌肉与气缸装置(68)的气压和位移信号,并将采集到的信号传递给计算机(70);
步骤四:计算机(70)将气压与位移信号检测装置(69)采集的信号与步骤一中脑电控制信号(66)发出的原始信号进行对比分析,得到动作误差信息并根据误差信息重新发送控制命令给控制系统(67),控制系统(67)重新控制气动肌肉与气缸装置(68)工作,直至没有误差。
4.根据权利要求3所述的一种如权利要求2所述的基于串并混联气动肌肉与气缸的仿生机器人系统的控制方法,其特征在于:所述的脑电控制信号(66)由可穿戴脑电仪采集。