本发明专利技术涉及一种基于气动的仿型机器人系统，以气缸、气动马达、气动肌肉驱动机器人关节的运动，具有完全模拟人的关节运动的功能。所述的一种基于气动的仿型机器人系统主要由气缸、气动马达、蜗轮、蜗杆、气动肌肉、连接件、以及关节控制系统组成。腰关节采用利用多根串联气动肌肉构建单根肌肉组成并联关节，髋关节则由气动马达与蜗轮蜗杆组合驱动，膝关节利用摆动气缸与杆结构组合，同时结合直线气缸，踝关节和脚由直线气缸驱动，肩关节由气缸并联驱动，肘关节由气动马达与杆结构结合，腕关节的运动完全由气爪实现。本发明专利技术专利以气动肌肉、气缸、气动马达驱动，具有结构紧凑，运动模式多样、运动范围较广的特点，可用于教学和演示。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气动的仿型机器人系统
本专利技术涉及仿生机器人设备
，特别是一种结构紧凑，运动模式多样、运动范围较广的基于气动的仿型机器人系统。
技术介绍
空气作为一种清洁的资源，取之不尽用之不完，同时还具有防爆性好，在工业自动化领域，特别是轻工业中广泛应用。机器人技术是近些年发展的热点，取代人类完成繁重的工作，同时由于计算机技术的迅速发展，机器人网络和智能制造技术相结合，组件无人工厂将是未来的趋势，但是目前的气动关节机器人大部分局限于点对点的工序和工位控制。CN110936367B，申请号：201911082363.3，涉及一种气动仿人机器人系统，以气缸驱动仿人机器人的髋关节、膝关节、脚关节、腰关节、肩关节、肘关节、腕关节的运动，具有完全模拟人的关节运动的功能。由直线气缸、摆动气缸、带轮、丝杠、锥齿轮、齿形带、齿形轮以及连接件组成。髋关节和肩关节由摆动气缸通过带轮驱动，膝关节由丝杠和气缸组合驱动，脚关节由多根气缸驱动，肘关节由摆动气缸驱动，腕关节由两组变距离摆动部件和气缸并联机构组成；髋关节、膝关节、脚关节、腰关节、肩关节、肘关节、腕关节分别具有2、1、4、6、2、1、4个自由度，全身共计34个自由度。CN110682305B，申请号：201910995867.8涉及一种仿人型机器人系统，腰关节装置的两侧分别设置上肢装置，下端两侧分别设置下肢装置，以气缸、气动肌肉和弹簧组合体驱动仿人机器人的上肢装置、腰关节装置、下肢装置的运动，具有完全模拟人的关节运动的功能。由气缸、带轮、连接件、气动肌肉和弹簧组合体、连接板、气爪等组成。摆动气缸之间结合，摆动气缸与带传动结合，气爪驱动上肢系统，气动肌肉和弹簧组合体和直线气缸驱动腰关节系统，直线气缸、直线气缸与杆结构结合驱动下肢系统。单上肢系统、腰关节系统、单下肢系统分别具有5、7、12个自由度，整个机器人共计41个自由度。CN110561457B，申请号：201910890458.1,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。分别设计出刚性仿人机器人关节，仅为执行元件并联的形式驱动关节，结构和运动模式都较为单一，运动空间也较为有限。需要一种结构紧凑，运动模式多样、运动范围较广的基于气动的仿型机器人系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种结构紧凑，运动模式多样、运动范围较广的基于气动的仿型机器人系统。一种基于气动的仿型机器人系统，包括：腰关节，所述腰关节的两侧分别设置互为镜像的上肢关节，下部分别设置互为镜像的下肢关节；所述腰关节的胸连接件固定连接腰关节上侧板，所述腰关节上侧板可转动连接上侧支柱，所述上侧支柱固定连接腰关节中间板，所述腰关节中间板可转动连接下侧支柱，所述下侧支柱固定连接腰关节下侧板，所述腰关节上侧板、气动肌肉一、气动肌肉三、气动肌肉五、腰关节下侧板依次可转动连接，所述腰关节上侧板、气动肌肉二、气动肌肉四、气动肌肉六、腰关节下侧板依次可转动连接，所述腰关节上侧板、气动肌肉七、气动肌肉八、气动肌肉九、腰关节下侧板依次可转动连接；所述下肢关节的髋关节连接件五固定连接腰关节下侧板，所述髋关节连接件五固定连接髋关节气动马达三的壳体，所述髋关节气动马达三的转子和蜗杆三固定连接，所述蜗杆三分别同蜗轮三和蜗轮四啮合，所述蜗轮三和蜗轮四分别同髋关节连接件五可转动连接，所述蜗轮四或者蜗轮三分别同髋关节连接件一固定连接，所述髋关节连接件一和髋关节气动马达一的壳体固定连接，所述髋关节气动马达一的转子固定连接蜗杆一，所述蜗杆一和蜗轮一啮合，所述蜗轮一和髋关节连接件一可转动连接，所述蜗轮一和髋关节连接件二固定连接，所述髋关节连接件二和髋关节连接件三固定连接，所述髋关节连接件三固定连接髋关节气动马达二的壳体，所述髋关节气动马达二的转子固定连接蜗杆二，所述髋关节连接件三和蜗轮二可转动连接，所述蜗轮二和髋关节连接件四固定连接，所述髋关节连接件四和大腿连接件固定连接，所述大腿连接件和小腿连接件可转动连接，所述大腿连接件和摆动气缸的壳体固定连接，所述摆动气缸的转子分别同连杆三、连杆五固定连接，所述连杆三可转动连接连杆四，所述连杆五可转动连接连杆六，所述连杆五和连杆四分别可转动连接小腿连接件，所述小腿连接件和脚中间板可转动连接，所述小腿连接件和脚中间板分别可转动连接小腿气缸一、小腿气缸二的两端，所述脚中间板分别可转动连接脚前侧板、脚后侧板，所述脚后侧板分别固定连接脚气缸一、脚气缸二，所述脚气缸一通过连杆一可转动连接脚前侧板，所述脚气缸二通过连杆二可转动连接脚前侧板；所述胸连接件分别可转动连接上肢关节的大臂气缸一、大臂气缸二、大臂气缸三，所述大臂气缸一、大臂气缸二、大臂气缸三分别可转动连接大臂中间杆，所述大臂中间杆和胸连接件可转动连接，所述大臂中间杆固定连接肘关节连接件，所述肘关节连接件固定连接小臂连接件，所述肘关节连接件固定连接肘关节气动马达的壳体，所述肘关节气动马达的转子固定连接连杆七、所述连杆七可转动连接连杆八，所述连杆八、螺纹连接杆一、连杆九、腕部连接件依次固定连接，所述连杆九和螺纹连接杆二固定连接，所述螺纹连接杆二和小臂连接件可转动连接，所述腕部连接件固定连接气爪；计算机，所述计算机分别连接上肢关节控制系统、腰关节控制系统、下肢关节控制系统。所述腰关节上侧板、腰关节中间板、腰关节下侧板分别为圆盘形。所述气动肌肉三、气动肌肉四、气动肌肉八分别穿过腰关节中间板，所述气动肌肉三、气动肌肉四、气动肌肉八均匀分布在腰关节中间板四周。所述气动肌肉一、气动肌肉二、气动肌肉七均匀分布在腰关节上侧板的四周，所述气动肌肉五、气动肌肉六、气动肌肉九均匀分布在腰关节下侧板四周，所述上侧支柱两端分别位于腰关节上侧板、腰关节中间板中心，所述下侧支柱两端分别位于腰关节中间板、腰关节下侧板中心。所述髋关节连接件二和髋关节连接件四的摆动方向空间正交。所述大腿气缸一、大腿气缸二关于摆动气缸的中心面对称，所述小腿气缸一、小腿气缸二关于摆动气缸的中心面对称，所述脚气缸一、脚气缸二关于摆动气缸的中心面对称。所述胸连接件为中空壳体。所述大臂气缸一、大臂气缸二、大臂气缸三两两空间相交，均匀分布在大臂中间杆的四周。所述小臂连接件数量为两根，一端分固定在肘关节连接件上，另一端分别可转动连接螺纹连接杆二的两端所述计算机为控制器，所述上肢关节控制系统分别控制大臂气缸一、大臂气缸二、大臂气缸三、肘关节连接件、气爪；所述下肢关节控制系统分别控制髋关节气动马达一、髋关节气动马达二、髋关节气动马达三、摆动气缸、大腿气缸一、大腿气缸二、小腿气缸一、小腿气缸二、脚气缸一、脚气缸二；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气动的仿型机器人系统，其特征在于，包括：/n腰关节(2)，所述腰关节(2)的两侧分别设置互为镜像的上肢关节(1)，下部分别设置互为镜像的下肢关节(3)；/n所述腰关节(2)的胸连接件(50)固定连接腰关节上侧板(4)，所述腰关节上侧板(4)可转动连接上侧支柱(7)，所述上侧支柱(7)固定连接腰关节中间板(16)，所述腰关节中间板(16)可转动连接下侧支柱(10)，所述下侧支柱(10)固定连接腰关节下侧板(13)，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉一(5)、气动肌肉三(8)、气动肌肉五(11)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉二(6)、气动肌肉四(9)、气动肌肉六(12)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉七(14)、气动肌肉八(15)、气动肌肉九(17)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接；/n所述下肢关节(3)的髋关节连接件五(27)固定连接腰关节下侧板(13)，所述髋关节连接件五(27)固定连接髋关节气动马达三(28)的壳体，所述髋关节气动马达三(28)的转子和蜗杆三(30)固定连接，所述蜗杆三(30)分别同蜗轮三(29)和蜗轮四(31)啮合，所述蜗轮三(29)和蜗轮四(31)分别同髋关节连接件五(27)可转动连接，所述蜗轮四(31)或者蜗轮三(29)分别同髋关节连接件一(20)固定连接，所述髋关节连接件一(20)和髋关节气动马达一(18)的壳体固定连接，所述髋关节气动马达一(18)的转子固定连接蜗杆一(19)，所述蜗杆一(19)和蜗轮一(21)啮合，所述蜗轮一(21)和髋关节连接件一(20)可转动连接，所述蜗轮一(21)和髋关节连接件二(22)固定连接，所述髋关节连接件二(22)和髋关节连接件三(25)固定连接，所述髋关节连接件三(25)固定连接髋关节气动马达二(18-2)的壳体，所述髋关节气动马达二(18-2)的转子固定连接蜗杆二(23)，所述髋关节连接件三(25)和蜗轮二(24)可转动连接，所述蜗轮二(24)和髋关节连接件四(26)固定连接，所述髋关节连接件四(26)和大腿连接件(32)固定连接，所述大腿连接件(32)和小腿连接件(35)可转动连接，所述大腿连接件(32)和摆动气缸(40)的壳体固定连接，所述摆动气缸(40)的转子分别同连杆三(41)、连杆五(43)固定连接，所述连杆三(41)可转动连接连杆四(42)，所述连杆五(43)可转动连接连杆六(44)，所述连杆五(43)和连杆四(42)分别可转动连接小腿连接件(35)，所述小腿连接件(35)和脚中间板(39)可转动连接，所述小腿连接件(35)和脚中间板(39)分别可转动连接小腿气缸一(45)、小腿气缸二(46)的两端，所述脚中间板(39)分别可转动连接脚前侧板(38)、脚后侧板(49)，所述脚后侧板(49)分别固定连接脚气缸一(47)、脚气缸二(48)，所述脚气缸一(47)通过连杆一(36)可转动连接脚前侧板(38)，所述脚气缸二(48)通过连杆二(37)可转动连接脚前侧板(38)；/n所述胸连接件(50)分别可转动连接上肢关节(1)的大臂气缸一(51)、大臂气缸二(52)、大臂气缸三(54)，所述大臂气缸一(51)、大臂气缸二(52)、大臂气缸三(54)分别可转动连接大臂中间杆(53)，所述大臂中间杆(53)和胸连接件(50)可转动连接，所述大臂中间杆(53)固定连接肘关节连接件(55)，所述肘关节连接件(55)固定连接小臂连接件(60)，所述肘关节连接件(55)固定连接肘关节气动马达(56)的壳体，所述肘关节气动马达(56)的转子固定连接连杆七(57)、所述连杆七(57)可转动连接连杆八(58)，所述连杆八(58)、螺纹连接杆一(59)、连杆九(61)、腕部连接件(63)依次固定连接，所述连杆九(61)和螺纹连接杆二(62)固定连接，所述螺纹连接杆二(62)和小臂连接件(60)可转动连接，所述腕部连接件(63)固定连接气爪(64)；/n计算机(65)，所述计算机(65)分别连接上肢关节控制系统(66)、腰关节控制系统(67)、下肢关节控制系统(68)。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于气动的仿型机器人系统，其特征在于，包括：
腰关节(2)，所述腰关节(2)的两侧分别设置互为镜像的上肢关节(1)，下部分别设置互为镜像的下肢关节(3)；
所述腰关节(2)的胸连接件(50)固定连接腰关节上侧板(4)，所述腰关节上侧板(4)可转动连接上侧支柱(7)，所述上侧支柱(7)固定连接腰关节中间板(16)，所述腰关节中间板(16)可转动连接下侧支柱(10)，所述下侧支柱(10)固定连接腰关节下侧板(13)，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉一(5)、气动肌肉三(8)、气动肌肉五(11)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉二(6)、气动肌肉四(9)、气动肌肉六(12)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接，所述腰关节上侧板(4)、气动肌肉七(14)、气动肌肉八(15)、气动肌肉九(17)、腰关节下侧板(13)依次可转动连接；
所述下肢关节(3)的髋关节连接件五(27)固定连接腰关节下侧板(13)，所述髋关节连接件五(27)固定连接髋关节气动马达三(28)的壳体，所述髋关节气动马达三(28)的转子和蜗杆三(30)固定连接，所述蜗杆三(30)分别同蜗轮三(29)和蜗轮四(31)啮合，所述蜗轮三(29)和蜗轮四(31)分别同髋关节连接件五(27)可转动连接，所述蜗轮四(31)或者蜗轮三(29)分别同髋关节连接件一(20)固定连接，所述髋关节连接件一(20)和髋关节气动马达一(18)的壳体固定连接，所述髋关节气动马达一(18)的转子固定连接蜗杆一(19)，所述蜗杆一(19)和蜗轮一(21)啮合，所述蜗轮一(21)和髋关节连接件一(20)可转动连接，所述蜗轮一(21)和髋关节连接件二(22)固定连接，所述髋关节连接件二(22)和髋关节连接件三(25)固定连接，所述髋关节连接件三(25)固定连接髋关节气动马达二(18-2)的壳体，所述髋关节气动马达二(18-2)的转子固定连接蜗杆二(23)，所述髋关节连接件三(25)和蜗轮二(24)可转动连接，所述蜗轮二(24)和髋关节连接件四(26)固定连接，所述髋关节连接件四(26)和大腿连接件(32)固定连接，所述大腿连接件(32)和小腿连接件(35)可转动连接，所述大腿连接件(32)和摆动气缸(40)的壳体固定连接，所述摆动气缸(40)的转子分别同连杆三(41)、连杆五(43)固定连接，所述连杆三(41)可转动连接连杆四(42)，所述连杆五(43)可转动连接连杆六(44)，所述连杆五(43)和连杆四(42)分别可转动连接小腿连接件(35)，所述小腿连接件(35)和脚中间板(39)可转动连接，所述小腿连接件(35)和脚中间板(39)分别可转动连接小腿气缸一(45)、小腿气缸二(46)的两端，所述脚中间板(39)分别可转动连接脚前侧板(38)、脚后侧板(49)，所述脚后侧板(49)分别固定连接脚气缸一(47)、脚气缸二(48)，所述脚气缸一(47)通过连杆一(36)可转动连接脚前侧板(38)，所述脚气缸二(48)通过连杆二(37)可转动连接脚前侧板(38)；
所述胸连接件(50)分别可转动连接上肢关节(1)的大臂气缸一(51)、大臂气缸二(52)、大臂气缸三(54)，所述大臂气缸一(51)、大臂气缸二(52)、大臂气缸三(54)分别可转动连接大臂中间杆(53)，所述大臂中间杆(53)和胸连接件(50)可转动连接，所述大臂中间杆(53)固定连接肘关节连接件(55)，所述肘关节连接件(55)固定连接小臂连接件(60)，所述肘关节连接件(55)固定连接肘关节气动马达(56)的壳体，所述肘关节气动马达(56)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜飞龙，曹坚，钱苏翔，胡红生，杨琴，张海军，汪斌，朱海滨，刘睿莹，杨德山，欧阳青，宋玉来，钱承，殷小亮，赵伟，陈晟，周丽，朱荷蕾，许聚武，杨立娜，沈剑英，崔文华，程树群，李伟荣，何琳，章璇，董睿，伊光武，陈军委，敖康，李心雨，刘亿，尹弟，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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