基于刚柔气动元件融合的机器人、控制系统、控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于刚柔气动元件融合的机器人、控制系统、控制方法，属于机器人技术领域。机器人主要由气缸、气动肌肉、下底板、侧面骨、中间骨、连杆、大腿侧面板、小腿侧面板、气动马达以及控制系统组成。多根气缸驱动胸关节直线运动与转动，肩关节的多根气缸既驱动关节的转动，同时协助胸关节的运动。肘关节由薄壁气缸与两组四杆机构组合而成。髋关节、踝关节在外侧由多组气动肌肉驱动，在中间则由一根或者多根气动肌肉连接，既可以协助驱动，也可以起到球铰的作用，膝关节由两根气动肌肉协同运动。本发明专利技术以气动肌肉与气缸驱动，具有刚性柔性兼顾、自由度多、工作空间大的特点，可用于教学演示、工业自动化生产线、餐饮点菜等商业服务。务。务。

【技术实现步骤摘要】
基于刚柔气动元件融合的机器人、控制系统、控制方法


[0001]本专利技术涉及一种基于刚柔气动元件融合的机器人、控制系统、控制方法，属于机器人


技术介绍

[0002]气动技术清洁，另外空气具有取之不尽用之不完的优势，同时气动与液压相比具有成本低的优势，在工业自动化产线得以广泛运用。
[0003]气动元件主要包括刚性元件气缸、柔性元件气动肌肉；气缸既可以提供拉力，又可以提供推力，而气动肌肉仅可以提供拉力，但是气动肌肉在充气后可以提供支撑力，相当于具有一定刚度的气缸。如果多根气动肌肉协同提供拉力，可以达到推力的效果。
[0004]中国专利CN110561457A、CN107283413A、CN107550688A、CN108466256A分别提出在关节处采用球铰连接，采用气动肌肉或者气动肌肉驱动关节转动的气动机器人；但是这些机器人的运动范围仅可以转动，运动的空间和运动自由度受到极大的限制；这些机器人在复杂工作环境中，碰撞不可避免，势必对关节的球铰造成损坏，改变关节的摩擦系数，甚至改变摩擦力，对关节的伺服控制及其不利。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于刚柔气动元件融合的机器人，其特征在于：包括双上肢系统（1）、胸关节系统（2）、双下肢系统（3），双上肢系统（1）可转动连接在胸关节系统（2）上端的左右两侧，双下肢系统（3）可转动连接在胸关节系统（2）下端，胸关节系统（2）包括中间骨(16)及设在中间骨(16)左右两侧且结构完全相同的左部胸关节（2
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1）、右部胸关节（2
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2），双下肢系统（3）包括结构完全相同的左下肢（3
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1）、右下肢（3
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2），双上肢系统（1）、胸关节系统（2）、双下肢系统（3）中所有的气缸、气动肌肉、气动马达构成执行部件（48）。2.根据权利要求1所述的一种基于刚柔气动元件融合的机器人，其特征在于：左部胸关节（2
‑
1）中：中间骨（16）下端与下底板（12）固定连接，气缸六(11)、气缸九(15)两端分别与侧面骨(10)、下底板(12)可转动连接，气缸七(13)、气缸八(14)两端分别与侧面骨(10)、中间骨(16)可转动连接，在侧面骨（10）外侧，气缸三(7)、气缸四(8)、气缸五(9)两端分别与大臂骨(6)、下底板(12)可转动连接，在侧面骨（10）上侧，气缸一(4)、气缸二(5)两端分别与大臂骨(6)、中间骨(16)可转动连接。3.根据权利要求2所述的一种基于刚柔气动元件融合的机器人，其特征在于：双上肢系统（1）中：左侧四杆机构（20）包括连杆一（17
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1）、连杆二（17
‑
2）、连杆二（18）、连杆四（19
‑
1）、连杆五（19
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2），右侧四杆机构（25）结构与左侧四杆机构（20）结构完全一致，薄壁气缸（21）在左侧四杆机构（20）、右侧四杆机构（25）的中间，薄壁气缸（21）的缸体与小臂骨（22）固定连接，薄壁气缸（21）的气缸杆与大臂骨（6）可转动连接，连杆一(17
‑
1)、连杆二(17
‑
2)两端分别与大臂骨(6)、连杆三(18)可转动连接，连杆四(19
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1)、连杆五(19
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2)两端分别与连杆三(18)、小臂骨(22)可转动连接，气动马达（23）的壳体与小臂骨（22）固定连接，气动马达（23）的转动轴与叶片（24
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2）固定连接，气动马达（23）的外罩（24
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1）与小臂骨（22）固定连接，气动马达（23）带动叶片（24
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2）旋转，同时在外罩（24
‑
1）开孔充入压缩空气。4.根据权利要求1所述的一种基于刚柔气动元件融合的机器人，其特征在于：左下肢（3
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1）中：大腿气动肌肉二(27)、大腿气动肌肉三(28)两端分别与下底板(12)、大腿侧面板一(29)可转动连接，大腿气动肌肉四(30)、大腿气动肌肉五(31)两端分别与下底板(12)、大腿侧面板二(32)可转动连接，大腿气动肌肉一(26)的上端与下底板(12)可转动连接，下端两侧分别与大腿侧面板一(29)、大腿侧面板二(32)可转动连接，小腿气动肌肉一(36)、小腿气动肌肉二(37)两端分别与小腿侧面板一(35)、脚(43)可转动连接，在右侧，小腿气动肌肉五(41)、小腿气动肌肉六(42)两端分别与小腿侧面板二(40)、脚(43)可转动连接，小腿侧面板一（35）与小腿侧面板二（40）固定连接，小腿气动肌肉三(38)、小腿气动肌肉四(39)的上端分别与小腿侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：李庆伟，
申请(专利权)人：云南经济管理学院，
类型：发明
国别省市：