一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统技术方案

本发明专利技术公开一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，该仿生系统以气动肌肉模拟四肢动物的肌肉驱动脖子、前腿、胸关节、腰关节、后腿的运动，具体为模拟胸头肌、臂头肌、夹肌、胸前浅肌、臂三头肌、腕桡侧伸肌、腕斜伸肌、腕尺侧屈肌、腕桡侧屈肌等作用的气动肌肉驱动脖子、前腿屈伸、收展和环转；模拟后方锯肌、背阔肌驱动胸关节侧向弯曲、俯仰和环转；模拟腹内斜肌、臂中肌驱动腰关节侧向弯曲、俯仰和环转；模拟阔筋膜张肌、股四头肌、半腱肌、胫骨前肌、腓骨长肌、腓肠肌等作用的气动肌肉驱动后腿屈伸、收展。本发明专利技术以气动肌肉驱动，具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于教学和演示。

A quadruped animal bionic system based on pneumatic muscles

The invention discloses a limb animal bionic system based on pneumatic muscles. The bionic system uses pneumatic muscles to simulate the muscles of limb animals to drive the movement of neck, forelegs, thoracic joints, lumbar joints and hind legs, in particular to simulate the pectoralis, brachialis, gripper, anterior superficial pectoralis, triceps, radial extensor wrist and oblique wrist extension. Pneumatic muscles such as muscles, ulnar wrist flexors and radial wrist flexors drive neck, foreleg flexion, extension, extension, extension and circumrotation; simulate posterior serratus and latissimus dorsi to drive lateral bending, pitching and circumrotation of thoracic joints; simulate internal oblique abdomen and middle arm muscles to drive lateral bending, pitching and circling of lumbar joints; simulate tensor fasciae Latae and quadruple femoral muscles The pneumatic muscles of the head, semitendinosus, tibialis anterior, peroneus longus and gastrocnemius drive the flexion and extension of the hind leg. The invention is driven by pneumatic muscle and has the characteristics of compact structure, clean and good explosion-proof performance, and can be used for teaching and demonstration.

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统
本专利技术属于仿生机器人
，涉及一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统。
技术介绍
四肢动物如马、狗、羊等动物，在慢步走、奔跑的过程中，各肌肉协调使得同时其具有侧向弯曲和俯仰运动，中国专利201410223667.8提出由对拉气动肌肉驱动仿四肢动物机器人，但是并不能够真实的描述四肢动物的肌肉分布和各肌肉在动物运动时的作用，因此有必要根据四肢动物实际肌肉分布进行模拟和分析。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，本专利技术的结构紧凑，干净、防爆等。为了实现上述目的，具体技术方案如下：一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，其特征在于，该仿生系统包括前腿部分、胸和腰部分以及后腿部分，所述的前腿部分包括左前腿、右前腿、颈椎气动肌肉连接板一和颈椎气动肌肉连接板二，所述的左前腿和右前腿对称布置，且左前腿、右前腿均与颈椎气动肌肉连接板一、颈椎气动肌肉连接板二可转动连接，所述的后腿部分包括左后腿、右后腿，左后腿和右后腿对称布置，且左后腿和右后腿均与所述的胸和腰部分可转动连接；所述的左前腿包括胸头肌一、臂头肌一、夹肌一、胸前浅肌一、臂三头肌一、肩胛骨一、肱骨上半段一、腕桡侧伸肌一、腕斜伸肌一、桡骨气动肌肉连接板一、桡骨下半段一、桡骨上半段一、肱骨气动肌肉连接板一、腕尺侧屈肌一、腕桡侧屈肌一和肱骨下半段一，所述的胸头肌一、臂头肌一、夹肌一的两端均分别与颈椎气动肌肉连接板一、肱骨气动肌肉连接板一可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二位于所述的颈椎气动肌肉连接板一下面，胸前浅肌一、臂三头肌一两端分别与颈椎气动肌肉连接板二、肱骨气动肌肉连接板一可转动连接；肱骨上半段一一端与肩胛骨一可转动连接，另一端与肱骨气动肌肉连接板一的上表面固定连接，肱骨下半段一一端与肱骨气动肌肉连接板一的下表面固定连接，另一端与桡骨上半段一的一端可转动连接，桡骨上半段一的另一端与桡骨气动肌肉连接板一的上表面固定连接，桡骨下半段一与桡骨气动肌肉连接板一的下表面固定连接；腕桡侧伸肌一、腕斜伸肌一、腕尺侧屈肌一、腕桡侧屈肌一两端均分别与肱骨气动肌肉连接板一、桡骨气动肌肉连接板一可转动连接；所述的右前腿与所述的左前腿的结构和连接方式完全相同；所述的胸和腰部分包括左肋骨一、左肋骨二、左肋骨三、左肋骨四、胸气动肌肉连接板一、胸气动肌肉连接板二、腰气动肌肉连接板、腹内斜肌一、臂中肌一、臂中肌二、后椎骨一、后椎骨二、后椎骨三、后椎骨四、后椎骨五、后椎骨六、后椎骨七、后椎骨八、后椎骨九、后椎骨十、后椎骨十一、后椎骨十二、后椎骨十三、后椎骨十四、后椎骨十五、后椎骨十六、后椎骨十七、后椎骨十八、后椎骨十九、后椎骨二十、后椎骨二十一、后椎骨二十二、后椎骨二十三、后椎骨二十四、髋骨、前椎骨一、前椎骨二、前椎骨三、前椎骨四、右肋骨四、右肋骨三、右肋骨二、右肋骨一、后方锯肌一、背阔肌一、后方锯肌二、后方锯肌三、背阔肌二、背阔肌三、背阔肌四、后方锯肌四、背阔肌五、后方锯肌五、背阔肌六、后方锯肌六、背阔肌七、背阔肌八、腹内斜肌二、臂中肌三、臂中肌四；所述的后椎骨一一端与颈椎气动肌肉连接板一固定连接，另一端与颈椎气动肌肉连接板二可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二、后椎骨二、后椎骨三、后椎骨四、后椎骨五、后椎骨六、后椎骨七、后椎骨八、后椎骨九、后椎骨十、后椎骨十一、后椎骨十二、后椎骨十三、后椎骨十四、后椎骨十五、后椎骨十六依次可转动连接；前椎骨一、前椎骨二、前椎骨三、前椎骨四依次可转动连接；左肋骨一、右肋骨一的上下两端分别与后椎骨六、前椎骨一固定连接；左肋骨二、右肋骨二的上下两端分别与后椎骨七、前椎骨二固定连接；左肋骨三、右肋骨三的上下两端分别与后椎骨八、前椎骨三固定连接；左肋骨四、右肋骨四的上下两端分别与后椎骨九、前椎骨四固定连接；肩胛骨一的一端与左肋骨一、左肋骨二固定连接；后椎骨十六与胸气动肌肉连接板一固定连接，后椎骨十七一端与胸气动肌肉连接板一固定连接，另一端与胸气动肌肉连接板二可转动连接；背阔肌一、后方锯肌三、背阔肌三的两端均分别与左肋骨四、胸气动肌肉连接板一可转动连接，后方锯肌四、背阔肌五、后方锯肌六两端均分别与右肋骨四、胸气动肌肉连接板一可转动连接；后方锯肌一、后方锯肌二、背阔肌二、背阔肌四两端均分别与左肋骨四、胸气动肌肉连接板二可转动连接，后方锯肌五、背阔肌六、背阔肌七、背阔肌八两端分别与右肋骨四、胸气动肌肉连接板二可转动连接；后椎骨十八一端与胸气动肌肉连接板二可转动连接，另一端与腰气动肌肉连接板固定连接，腰气动肌肉连接板、后椎骨十九、后椎骨二十、后椎骨二十一、后椎骨二十二、后椎骨二十三、后椎骨二十四、髋骨依次可转动连接；腹内斜肌一、臂中肌一、臂中肌二、腹内斜肌二、臂中肌三、臂中肌四的两端均分别与腰气动肌肉连接板、髋骨可转动连接；所述的后腿部分中的左后腿、右后腿均与所述的髋骨可转动连接，所述的左后腿包括阔筋膜张肌一、股四头肌一、股骨上半段一、胫骨前肌一、腓骨长肌一、胫骨下半段一、半腱肌一、股骨气动肌肉连接板一、股骨下半段一、腓肠肌一、股骨上半段一、胫骨气动肌肉连接板一，所述的股骨上半段一一端与髋骨可转动连接，另一端与股骨气动肌肉连接板一固定连接，阔筋膜张肌一、股四头肌一、半腱肌一两端分别与髋骨、股骨气动肌肉连接板一可转动连接，股骨下半段一一端与股骨气动肌肉连接板一固定连接，另一端与胫骨上半段一的一端可转动连接，胫骨上半段一的另一端与所述的胫骨气动肌肉连接板一的上表面固定连接，所述的胫骨下半段一与胫骨气动肌肉连接板一的下表面固定连接；胫骨前肌一、腓骨长肌一、腓肠肌一两端分别与股骨气动肌肉连接板一、胫骨气动肌肉连接板一可转动连接；所述的右后腿与所述的左后腿的结构和连接方式完全相同；所有的肌肉和骨头的位置连接位置均仿照四肢动物的身体结构布置。进一步地，所述的气动肌肉连接板的形状要保证彼此之间的运动互不干涉。进一步地，所述的可转动连接为铰接。进一步地，所述的固定连接为螺纹连接。进一步地，所述的肩胛骨一通过U型紧固件一与左肋骨一、左肋骨二固定连接。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术利用多根气动肌肉驱动关节，可以同时实现关节多个方向的运动；2.本专利技术利用气动肌肉驱动具有较大的功率/质量比、较好的柔顺性、结构紧凑等优点；3.本专利技术脖子、前腿、胸关节、腰关节、后腿分别具有2、5、12、6、4个自由度，可以形象地模拟四肢动物可以实现的各种动作，有助于了解四肢动物结构和四肢动物每根肌肉在其运动中的作用。附图说明图1是基于气动肌肉的四肢动物仿生系统整体机械结构图；图2是基于气动肌肉的四肢动物仿生系统前腿机械结构图；图3是基于气动肌肉的四肢动物仿生系统胸和腰机械结构图；图4是基于气动肌肉的四肢动物仿生系统后腿机械结构图；图中：胸头肌一1、臂头肌一2、夹肌一3、胸前浅肌一4、臂三头肌一5、肩胛骨一6、肱骨上半段一7、腕桡侧伸肌一8、腕斜伸肌一9、桡骨气动肌肉连接板一10、桡骨下半段一11、桡骨上半段一12、肱骨气动肌肉连接板一13、左肋骨一14、左肋骨二15、左肋骨三16、左肋骨四17、胸气动肌肉连接板一18、胸气动肌肉连接板二19、腰气动肌肉连接板20、腹内斜肌一21、臂中肌一22、臂中肌二23、阔筋膜张肌一24、股四头本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，其特征在于，该仿生系统包括前腿部分、胸和腰部分以及后腿部分，所述的前腿部分包括左前腿、右前腿、颈椎气动肌肉连接板一(30)和颈椎气动肌肉连接板二(32)，所述的左前腿和右前腿对称布置，且左前腿、右前腿均与颈椎气动肌肉连接板一(30)、颈椎气动肌肉连接板二(32)可转动连接，所述的后腿部分包括左后腿、右后腿，左后腿和右后腿对称布置，且左后腿和右后腿均与所述的胸和腰部分可转动连接。所述的左前腿包括胸头肌一(1)、臂头肌一(2)、夹肌一(3)、胸前浅肌一(4)、臂三头肌一(5)、肩胛骨一(6)、肱骨上半段一(7)、腕桡侧伸肌一(8)、腕斜伸肌一(9)、桡骨气动肌肉连接板一(10)、桡骨下半段一(11)、桡骨上半段一(12)、肱骨气动肌肉连接板一(13)、腕尺侧屈肌一(63)、腕桡侧屈肌一(64)和肱骨下半段一(67)，所述的胸头肌一(1)、臂头肌一(2)、夹肌一(3)的两端均分别与颈椎气动肌肉连接板一(30)、肱骨气动肌肉连接板一(13)可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二(32)位于所述的颈椎气动肌肉连接板一(30)下面，胸前浅肌一(4)、臂三头肌一(5)两端分别与颈椎气动肌肉连接板二(32)、肱骨气动肌肉连接板一(13)可转动连接；肱骨上半段一(7)一端与肩胛骨一(6)可转动连接，另一端与肱骨气动肌肉连接板一(13)的上表面固定连接，肱骨下半段一(67)一端与肱骨气动肌肉连接板一(13)的下表面固定连接，另一端与桡骨上半段一(12)的一端可转动连接，桡骨上半段一(12)的另一端与桡骨气动肌肉连接板一(10)的上表面固定连接，桡骨下半段一(11)与桡骨气动肌肉连接板一(10)的下表面固定连接；腕桡侧伸肌一(8)、腕斜伸肌一(9)、腕尺侧屈肌一(63)、腕桡侧屈肌一(64)两端均分别与肱骨气动肌肉连接板一(13)、桡骨气动肌肉连接板一(10)可转动连接；所述的右前腿与所述的左前腿的结构和连接方式完全相同。所述的胸和腰部分包括左肋骨一(14)、左肋骨二(15)、左肋骨三(16)、左肋骨四(17)、胸气动肌肉连接板一(18)、胸气动肌肉连接板二(19)、腰气动肌肉连接板(20)、腹内斜肌一(21)、臂中肌一(22)、臂中肌二(23)、后椎骨一(31)、后椎骨二(33)、后椎骨三(34)、后椎骨四(35)、后椎骨五(36)、后椎骨六(37)、后椎骨七(38)、后椎骨八(39)、后椎骨九(40)、后椎骨十(41)、后椎骨十一(42)、后椎骨十二(43)、后椎骨十三(44)、后椎骨十四(45)、后椎骨十五(46)、后椎骨十六(47)、后椎骨十七(48)、后椎骨十八(49)、后椎骨十九(50)、后椎骨二十(51)、后椎骨二十一(52)、后椎骨二十二(53)、后椎骨二十三(54)、后椎骨二十四(55)、髋骨(56)、前椎骨一(65)、前椎骨二(66)、前椎骨三(68)、前椎骨四(69)、右肋骨四(71)、右肋骨三(72)、右肋骨二(73)、右肋骨一(74)、后方锯肌一(75)、背阔肌一(76)、后方锯肌二(77)、后方锯肌三(78)、背阔肌二(79)、背阔肌三(80)、背阔肌四(81)、后方锯肌四(82)、背阔肌五(83)、后方锯肌五(84)、背阔肌六(85)、后方锯肌六(86)、背阔肌七(87)、背阔肌八(88)、腹内斜肌二(89)、臂中肌三(90)、臂中肌四(91)；所述的后椎骨一(31)一端与颈椎气动肌肉连接板一(30)固定连接，另一端与颈椎气动肌肉连接板二(32)可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二(32)、后椎骨二(33)、后椎骨三(34)、后椎骨四(35)、后椎骨五(36)、后椎骨六(37)、后椎骨七(38)、后椎骨八(39)、后椎骨九(40)、后椎骨十(41)、后椎骨十一(42)、后椎骨十二(43)、后椎骨十三(44)、后椎骨十四(45)、后椎骨十五(46)、后椎骨十六(47)依次可转动连接；前椎骨一(65)、前椎骨二(66)、前椎骨三(68)、前椎骨四(69)依次可转动连接；左肋骨一(14)、右肋骨一(74)的上下两端分别与后椎骨六(37)、前椎骨一(65)固定连接；左肋骨二(15)、右肋骨二(73)的上下两端分别与后椎骨七(38)、前椎骨二(66)固定连接；左肋骨三(16)、右肋骨三(72)的上下两端分别与后椎骨八(39)、前椎骨三(68)固定连接；左肋骨四(17)、右肋骨四(71)的上下两端分别与后椎骨九(40)、前椎骨四(69)固定连接；肩胛骨一(6)的一端与左肋骨一(14)、左肋骨二(15)固定连接；后椎骨十六(47)与胸气动肌肉连接板一(18)固定连接，后椎骨十七(48)一端与胸气动肌肉连接板一(18)固定连接，另一端与胸气动肌肉连接板二(19)可转动连接；背阔肌一(76)、后方锯肌三(7...

【技术特征摘要】
1.一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，其特征在于，该仿生系统包括前腿部分、胸和腰部分以及后腿部分，所述的前腿部分包括左前腿、右前腿、颈椎气动肌肉连接板一(30)和颈椎气动肌肉连接板二(32)，所述的左前腿和右前腿对称布置，且左前腿、右前腿均与颈椎气动肌肉连接板一(30)、颈椎气动肌肉连接板二(32)可转动连接，所述的后腿部分包括左后腿、右后腿，左后腿和右后腿对称布置，且左后腿和右后腿均与所述的胸和腰部分可转动连接。所述的左前腿包括胸头肌一(1)、臂头肌一(2)、夹肌一(3)、胸前浅肌一(4)、臂三头肌一(5)、肩胛骨一(6)、肱骨上半段一(7)、腕桡侧伸肌一(8)、腕斜伸肌一(9)、桡骨气动肌肉连接板一(10)、桡骨下半段一(11)、桡骨上半段一(12)、肱骨气动肌肉连接板一(13)、腕尺侧屈肌一(63)、腕桡侧屈肌一(64)和肱骨下半段一(67)，所述的胸头肌一(1)、臂头肌一(2)、夹肌一(3)的两端均分别与颈椎气动肌肉连接板一(30)、肱骨气动肌肉连接板一(13)可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二(32)位于所述的颈椎气动肌肉连接板一(30)下面，胸前浅肌一(4)、臂三头肌一(5)两端分别与颈椎气动肌肉连接板二(32)、肱骨气动肌肉连接板一(13)可转动连接；肱骨上半段一(7)一端与肩胛骨一(6)可转动连接，另一端与肱骨气动肌肉连接板一(13)的上表面固定连接，肱骨下半段一(67)一端与肱骨气动肌肉连接板一(13)的下表面固定连接，另一端与桡骨上半段一(12)的一端可转动连接，桡骨上半段一(12)的另一端与桡骨气动肌肉连接板一(10)的上表面固定连接，桡骨下半段一(11)与桡骨气动肌肉连接板一(10)的下表面固定连接；腕桡侧伸肌一(8)、腕斜伸肌一(9)、腕尺侧屈肌一(63)、腕桡侧屈肌一(64)两端均分别与肱骨气动肌肉连接板一(13)、桡骨气动肌肉连接板一(10)可转动连接；所述的右前腿与所述的左前腿的结构和连接方式完全相同。所述的胸和腰部分包括左肋骨一(14)、左肋骨二(15)、左肋骨三(16)、左肋骨四(17)、胸气动肌肉连接板一(18)、胸气动肌肉连接板二(19)、腰气动肌肉连接板(20)、腹内斜肌一(21)、臂中肌一(22)、臂中肌二(23)、后椎骨一(31)、后椎骨二(33)、后椎骨三(34)、后椎骨四(35)、后椎骨五(36)、后椎骨六(37)、后椎骨七(38)、后椎骨八(39)、后椎骨九(40)、后椎骨十(41)、后椎骨十一(42)、后椎骨十二(43)、后椎骨十三(44)、后椎骨十四(45)、后椎骨十五(46)、后椎骨十六(47)、后椎骨十七(48)、后椎骨十八(49)、后椎骨十九(50)、后椎骨二十(51)、后椎骨二十一(52)、后椎骨二十二(53)、后椎骨二十三(54)、后椎骨二十四(55)、髋骨(56)、前椎骨一(65)、前椎骨二(66)、前椎骨三(68)、前椎骨四(69)、右肋骨四(71)、右肋骨三(72)、右肋骨二(73)、右肋骨一(74)、后方锯肌一(75)、背阔肌一(76)、后方锯肌二(77)、后方锯肌三(78)、背阔肌二(79)、背阔肌三(80)、背阔肌四(81)、后方锯肌四(82)、背阔肌五(83)、后方锯肌五(84)、背阔肌六(85)、后方锯肌六(86)、背阔肌七(87)、背阔肌八(88)、腹内斜肌二(89)、臂中肌三(90)、臂中肌四(91)；所述的后椎骨一(31)一端与颈椎气动肌肉连接板一(30)固定连接，另一端与颈椎气动肌肉连接板二(32)可转动连接，颈椎气动肌肉连接板二(32)、后椎骨二(33)、后椎骨三(34)、后椎骨四(35)、后椎骨五(36)、后椎骨六(37)、后椎骨七(38)、后椎骨八(39)、后椎骨九(40)、后椎骨十(41)、后椎骨十一(42)、后椎骨十二(43)、后椎骨十三(44)、后椎骨十四(45)、后椎骨十五(46)、后椎骨...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜飞龙，张海军，朱海滨，朱荷蕾，殷小亮，宋玉来，钱承，刘睿莹，杨立娜，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33