一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统，以气动肌肉、气动肌肉与气动马达组合两种模式驱动腰关节，以气动肌肉驱动支腿的运动，具有完全模拟人的下肢运动的功能。所述的一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统主要由气动肌肉、气动马达、椎骨、支架、连接件以及控制系统组成。在腰关节两层中分别采用气动肌肉并联、气动马达与万向节组成具有主动元件的球铰，与气动肌肉组合驱动关节的组合模式；支腿利用杆结构与气动肌肉、气动肌肉肌群组成支腿关节，并且四组支腿安装方向一致，另外四组支腿安装方向一致并且相反。本发明专利技术具有结构紧凑、结构紧凑，灵活性较好、兼顾机电控制实际情况的特点，可用于教学和演示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统
本专利技术涉及，特别是一种具有结构紧凑，灵活性较好、兼顾机电控制实际情况的基于气动肌肉的多足仿生机器人系统。
技术介绍
多足仿生机器人是仿生机器人一个重要的研究领域，多足机器人分各足协调运动，可以实现爬行、越障、轨迹跟踪等效果。气动肌肉作为一种软体驱动元件，在仿生机器人领域逐渐得到重视。中国专利CN103991490B，申请号：201410223667.8，涉及一种可侧向弯曲和上下弯曲的仿生柔性机体，属于仿生机器人
所述的仿生柔性机体由前机体、后机体、气动人工肌肉组件和仿生脊椎和滑块移动机构构成。气动人工肌肉组件通过滑块移动机构分别与前机体和后机体相连。仿生脊椎前端和后端分别通过螺钉与前机体和后机体相连。该专利仅仅提出两根气动肌肉对拉组成拮抗肌的四肢动物机器人，仅仅从机器人驱动运动的效果进行研究，算不上真正的仿生机器人。中国专利CN108406741B，申请号：201810129546.5，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。该专利在分析马、狗、羊等动物的骨骼肌分布后，结合气动肌肉设计了一种基于气动肌肉的四肢动物仿生系统，但是整个系统过于复杂和繁琐，灵活性较差、机电控制难度较大。需要一种具有结构紧凑，灵活性较好、兼顾机电控制实际情况的基于气动肌肉的多足仿生机器人系统。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有结构紧凑，灵活性较好、兼顾机电控制实际情况的基于气动肌肉的多足仿生机器人系统。一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统，包括：腰关节一，所述腰关节一的一端设置支腿一和支腿二，另一端设置腰中间支杆一，所述腰中间支杆一依次连接腰关节二、腰中间支杆二、腰关节三，所述腰关节一、腰关节二、腰关节三结构相同，为腰关节，所述腰中间支杆一和腰中间支杆二结构相同，为腰中间支杆，所述腰关节二的一端设置支腿三和支腿四，另一端设置支腿五和支腿六，所述腰关节三相对腰中间支杆二的端部设置支腿七和支腿八，所述支腿一、支腿二、支腿三、支腿四、支腿五、支腿六、支腿七、支腿八结构相同，为支腿，所述支腿一、支腿二、支腿三、支腿四朝向相同，所述支腿五、支腿六、支腿七、支腿八朝向相同，所述支腿一和支腿五朝向相反；所述腰关节的前侧板、椎骨一、椎骨二、椎骨三、椎骨四、椎骨五、中间板依次可转动连接，所述前侧板、中间板之间分别可转动连接腰气动肌肉一、腰气动肌肉二、腰气动肌肉三、腰气动肌肉七、腰气动肌肉八、腰气动肌肉九的两端，所述中间板分别可转动连接腰气动肌肉四、腰气动肌肉五、腰气动肌肉六、支柱、腰气动肌肉十、腰气动肌肉十一、腰气动肌肉十二，所述腰气动肌肉四、腰气动肌肉五、腰气动肌肉六、腰气动肌肉十、腰气动肌肉十一、腰气动肌肉十二分别可转动连接到后侧板，所述支柱固定连接气动马达的转子，所述气动马达的壳体固定连接后侧板；所述支腿的支架一一端固定连接支架五，另一端固定连接前侧板或后侧板，所述支架五可转动连接螺纹杆，所述螺纹杆可转动连接支架二，所述支架二的端部可转动连接支架三，所述支架三的另一端可转动连接支架六的端部，所述支架六可转动连接支架七，所述支架二和支架三分别可转动连接支架四，所述支架二、支架四分别可转动连接支腿气动肌肉三、支腿气动肌肉四的两端，所述支架四、支架七分别可转动连接支腿气动肌肉一、支腿气动肌肉五、支腿气动肌肉六、支腿气动肌肉七；计算机，所述计算机分别连接支腿控制系统和腰关节控制系统。所述中间板和支柱通过万向节可转动连接。所述前侧板、中间板、后侧板分别为圆盘。所述腰气动肌肉一、腰气动肌肉二、腰气动肌肉三、腰气动肌肉七、腰气动肌肉八、腰气动肌肉九分别均匀分布在前侧板、中间板的四周，所述腰气动肌肉四、腰气动肌肉五、腰气动肌肉六、腰气动肌肉十、腰气动肌肉十一、腰气动肌肉十二分别均匀分布在中间板、后侧板的四周。所述支柱分别位于中间板、后侧板的中心。所述支架一为U形。所述支架三端部可转动连接到支架二的中部。所述支腿气动肌肉二、支腿气动肌肉三、支腿气动肌肉四组成Z形。所述支腿气动肌肉一可转动连接到支架四的端部，所述支腿气动肌肉五、支腿气动肌肉六、支腿气动肌肉七两两之间夹角为锐角，可转动连接到支架四的中部。所述计算机为控制器，所述腰关节控制系统分别控制腰气动肌肉一、腰气动肌肉二、腰气动肌肉三、腰气动肌肉七、腰气动肌肉八、腰气动肌肉九、腰气动肌肉四、腰气动肌肉五、腰气动肌肉六、腰气动肌肉十、腰气动肌肉十一、腰气动肌肉十二、气动马达；所述支腿控制系统分别控制支腿气动肌肉一、支腿气动肌肉二、支腿气动肌肉三、支腿气动肌肉四、支腿气动肌肉五、支腿气动肌肉六、支腿气动肌肉七。本专利技术公开了一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统，以气动肌肉、气动肌肉与气动马达组合两种模式驱动腰关节，以气动肌肉驱动支腿的运动，具有完全模拟人的下肢运动的功能。所述的一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统主要由气动肌肉、气动马达、椎骨、支架、连接件以及控制系统组成。在腰关节两层中分别采用气动肌肉并联、气动马达与万向节组成具有主动元件的球铰，与气动肌肉组合驱动关节的组合模式；支腿利用杆结构与气动肌肉、气动肌肉肌群组成支腿关节，并且四组支腿安装方向一致，另外四组支腿安装方向一致并且相反，保证了整个机器人运动方向的切换。本专利技术专利以气动肌肉和气动马达驱动，具有结构紧凑、结构紧凑，灵活性较好、兼顾机电控制实际情况的特点，可用于教学和演示。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术利用单关节和多关节气动肌肉驱动关节，可以同时实现不同类型的肌肉协同控制关节运动；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.本专利技术利用气动马达与万向节组成具有主动元件的球铰，与气动肌肉组合驱动关节；4.本专利技术利用杆结构与气动肌肉、气动肌肉肌群组成支腿关节，并且四组支腿安装方向一致，另外四组支腿安装方向一致并且相反，保证了整个机器人运动方向的切换。附图说明图1是基于气动肌肉的多足仿生机器人系统整体机械结构图；图2是基于气动肌肉的多足仿生机器人系统腰关节机械结构图；图3是基于气动肌肉的多足仿生机器人系统支腿机械结构图；图4是基于气动肌肉的多足仿生机器人系统控制系统方框示意图图中：支腿一1、支腿二2、支腿三3、支腿四4、支腿五5、支腿六6、支腿七7、支腿八8、腰关节一9、腰中间支杆一10、腰关节二11、腰中间支杆二12、腰关节三本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统，其特征在于，包括：/n腰关节一(9)，所述腰关节一(9)的一端设置支腿一(1)和支腿二(2)，另一端设置腰中间支杆一(10)，所述腰中间支杆一(10)依次连接腰关节二(11)、腰中间支杆二(12)、腰关节三(13)，所述腰关节一(9)、腰关节二(11)、腰关节三(13)结构相同，为腰关节，所述腰中间支杆一(10)和腰中间支杆二(12)结构相同，为腰中间支杆，所述腰关节二(11)的一端设置支腿三(3)和支腿四(4)，另一端设置支腿五(5)和支腿六(6)，所述腰关节三(13)相对腰中间支杆二(12)的端部设置支腿七(7)和支腿八(8)，所述支腿一(1)、支腿二(2)、支腿三(3)、支腿四(4)、支腿五(5)、支腿六(6)、支腿七(7)、支腿八(8)结构相同，为支腿，所述支腿一(1)、支腿二(2)、支腿三(3)、支腿四(4)朝向相同，所述支腿五(5)、支腿六(6)、支腿七(7)、支腿八(8)朝向相同，所述支腿一(1)和支腿五(5)朝向相反；/n所述腰关节的前侧板(20)、椎骨一(21)、椎骨二(22)、椎骨三(23)、椎骨四(24)、椎骨五(27)、中间板(29)依次可转动连接，所述前侧板(20)、中间板(29)之间分别可转动连接腰气动肌肉一(14)、腰气动肌肉二(15)、腰气动肌肉三(16)、腰气动肌肉七(25)、腰气动肌肉八(26)、腰气动肌肉九(28)的两端，所述中间板(29)分别可转动连接腰气动肌肉四(17)、腰气动肌肉五(18)、腰气动肌肉六(19)、支柱(30)、腰气动肌肉十(31)、腰气动肌肉十一(32)、腰气动肌肉十二(33)，所述腰气动肌肉四(17)、腰气动肌肉五(18)、腰气动肌肉六(19)、腰气动肌肉十(31)、腰气动肌肉十一(32)、腰气动肌肉十二(33)分别可转动连接到后侧板(34)，所述支柱(30)固定连接气动马达(35)的转子，所述气动马达(35)的壳体固定连接后侧板(34)；/n所述支腿的支架一(36)一端固定连接支架五(42)，另一端固定连接前侧板(20)或后侧板(34)，所述支架五(42)可转动连接螺纹杆(37)，所述螺纹杆(37)可转动连接支架二(38)，所述支架二(38)的端部可转动连接支架三(39)，所述支架三(39)的另一端可转动连接支架六(49)的端部，所述支架六(49)可转动连接支架七(50)，所述支架二(38)和支架三(39)分别可转动连接支架四(40)，所述支架二(38)、支架四(40)分别可转动连接支腿气动肌肉三(44)、支腿气动肌肉四(45)的两端，所述支架四(40)、支架七(50)分别可转动连接支腿气动肌肉一(41)、支腿气动肌肉五(46)、支腿气动肌肉六(47)、支腿气动肌肉七(48)；/n计算机(51)，所述计算机(51)分别连接支腿控制系统(52)和腰关节控制系统(53)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于气动肌肉的多足仿生机器人系统，其特征在于，包括：
腰关节一(9)，所述腰关节一(9)的一端设置支腿一(1)和支腿二(2)，另一端设置腰中间支杆一(10)，所述腰中间支杆一(10)依次连接腰关节二(11)、腰中间支杆二(12)、腰关节三(13)，所述腰关节一(9)、腰关节二(11)、腰关节三(13)结构相同，为腰关节，所述腰中间支杆一(10)和腰中间支杆二(12)结构相同，为腰中间支杆，所述腰关节二(11)的一端设置支腿三(3)和支腿四(4)，另一端设置支腿五(5)和支腿六(6)，所述腰关节三(13)相对腰中间支杆二(12)的端部设置支腿七(7)和支腿八(8)，所述支腿一(1)、支腿二(2)、支腿三(3)、支腿四(4)、支腿五(5)、支腿六(6)、支腿七(7)、支腿八(8)结构相同，为支腿，所述支腿一(1)、支腿二(2)、支腿三(3)、支腿四(4)朝向相同，所述支腿五(5)、支腿六(6)、支腿七(7)、支腿八(8)朝向相同，所述支腿一(1)和支腿五(5)朝向相反；
所述腰关节的前侧板(20)、椎骨一(21)、椎骨二(22)、椎骨三(23)、椎骨四(24)、椎骨五(27)、中间板(29)依次可转动连接，所述前侧板(20)、中间板(29)之间分别可转动连接腰气动肌肉一(14)、腰气动肌肉二(15)、腰气动肌肉三(16)、腰气动肌肉七(25)、腰气动肌肉八(26)、腰气动肌肉九(28)的两端，所述中间板(29)分别可转动连接腰气动肌肉四(17)、腰气动肌肉五(18)、腰气动肌肉六(19)、支柱(30)、腰气动肌肉十(31)、腰气动肌肉十一(32)、腰气动肌肉十二(33)，所述腰气动肌肉四(17)、腰气动肌肉五(18)、腰气动肌肉六(19)、腰气动肌肉十(31)、腰气动肌肉十一(32)、腰气动肌肉十二(33)分别可转动连接到后侧板(34)，所述支柱(30)固定连接气动马达(35)的转子，所述气动马达(35)的壳体固定连接后侧板(34)；
所述支腿的支架一(36)一端固定连接支架五(42)，另一端固定连接前侧板(20)或后侧板(34)，所述支架五(42)可转动连接螺纹杆(37)，所述螺纹杆(37)可转动连接支架二(38)，所述支架二(38)的端部可转动连接支架三(39)，所述支架三(39)的另一端可转动连接支架六(49)的端部，所述支架六(49)可转动连接支架七(50)，所述支架二(38)和支架三(39)分别可转动连接支架四(40)，所述支架二(38)、支架四(40)分别可转动连接支腿气动肌肉三(44)、支腿气动肌肉四(45)的两端，所述支架四(40)、支架七(50)分别可转动连接支腿气动肌肉一(41)、支腿气动肌肉五(46)、支腿气动肌肉六(47)、支腿气动肌肉七(48)；
计算机(51)，所述计算机(51)分别连接支腿...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亿，姜飞龙，曹坚，钱苏翔，胡红生，敖康，杨琴，张海军，汪斌，朱海滨，程树群，李伟荣，何琳，章璇，董睿，伊光武，陈军委，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，李心雨，尹弟，
申请(专利权)人：嘉兴学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33