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基于气动肌腱的仿人手臂关节制造技术

技术编号:40791729 阅读:4 留言:0更新日期:2024-03-28 19:21
本技术适用于机器人技术领域,提供了一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,所述基于气动肌腱的仿人手臂关节包括连接部、大臂关节、小臂关节、手部,所述大臂关节、小臂关节均包括连接杆、设置在所述连接杆两端的连接板;所述大臂关节、小臂关节中相互靠近的两个连接板之间设置有万向节,相互远离的两个连接板上也设置有万向节,用于与所述连接部、手部连接;所述大臂关节的两个连接板之间设置有肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组呈阵列状环设;本技术的大臂关节、小臂关节,以交叉混联的气动肌腱驱动关节运动,具有结构紧凑、柔顺性好,气动肌腱发挥自身优势的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人,尤其涉及一种基于气动肌腱的仿人手臂关节


技术介绍

1、气动肌肉具有较大的功率/质量比、较好的柔顺性、保证关节角度不变刚度可调的优点,同时气动肌肉与人的肌肉力学特性极其相似,因此在软体、仿人机器人领域被国内外实验室研究应用。

2、研发仿人机器人关节的终极目标是开发可以替代人类工作,电机驱动的刚性机器人不具备柔顺性、轻量化、安全可靠,在人机协同作业时,容易对人类造成伤害,迫切需要一款仿人机器人关节解决上述问题。

3、气动肌腱具备上述柔顺性、轻量化、安全可靠的优点,现有技术(如cn206085032u)设计了拮抗肌形式的气动肌腱驱动仿人机器人关节,一组拮抗肌形式存在的气动肌腱,并不能模拟人体关节以及驱动肌肉的实际情况。中国专利cn107972014a设计了气动肌腱与弹簧组合的手指关节,气动肌腱充放气与弹簧组合,但是其并不能保证手指运动的协调一致性。

4、因此,有必要设计一款基于气动肌腱的仿人手臂关节。


技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,具有结构紧凑、柔顺性好、协调性好能好等优点,旨在解决现有的仿人机器人关节,难以贴合实际的模拟实际人体关节、不能保证手指运动的协调一致性的问题。

2、本技术实施例是这样实现的,一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,所述基于气动肌腱的仿人手臂关节包括连接部、大臂关节、小臂关节、手部,所述大臂关节、小臂关节均包括连接杆、设置在所述连接杆两端的连接板;

<p>3、所述大臂关节、小臂关节中相互靠近的两个连接板之间设置有万向节,相互远离的两个连接板上也设置有万向节,用于与所述连接部、手部连接;

4、所述大臂关节的两个连接板之间设置有肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组呈阵列状环设;

5、所述肩关节气动肌腱组的自由端靠近所述连接部,并与所述连接部柔性连接;所述肘关节气动肌腱组的自由端靠近所述小臂关节,并与所述小臂关节柔性连接;

6、所述小臂关节的两个连接板之间设置有腕关节气动肌腱组,所述腕关节气动肌腱组的自由端靠近所述手部,并与所述手部柔性连接;

7、所述基于气动肌腱的仿人手臂关节还包括动作监测控制单元,所述动作监测控制单元用于监测和控制所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组的动作。

8、优选地,所述手部、肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均连接有气动管路;

9、所述气动管路上设置有阀门组件,通过所述阀门组件控制气动管路中压缩空气的流量、气压,进而控制所述大臂关节、小臂关节、手部的动作。

10、优选地,所述动作监测控制单元包括:传感器组件、数据采集卡系统和计算机;

11、所述传感器组件通过所述数据采集卡系统连接所述计算机;

12、所述阀门组件通过所述数据采集卡系统连接所述计算机;

13、其中,所述传感器组件,用于监测所述手部、肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组的动作,并通过所述数据采集卡系统反馈监测结果给所述计算机;

14、所述计算机通过所述数据采集卡系统输出控制信号给所述阀门组件,通过所述阀门组件控制所述气动管路中压缩空气的流量及通断。

15、优选地,所述阀门组件包括气动阀、比例压力阀、高速开关阀或多通电磁阀。

16、优选地,所述数据采集卡系统包括多块数据采集卡,各数据采集卡之间采用主从机通信协调。

17、优选地,所述连接部包括底座和底座连接板,所述底座连接板设置在所述底座上,所述大臂关节上靠近所述底座的万向节与所述底座连接板连接。

18、优选地,所述底座为框架结构,所述框架结构、底座连接板的制作材料为铝合金材料。

19、优选地,所述手部包括:手指、指关节气动肌腱组;

20、五组所述指关节气动肌腱组以拮抗肌形式与五根手指可转动连接,以驱动五根手指屈、伸。

21、优选地,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均包括两个以上气动肌腱。

22、优选地,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均包括四个气动肌腱。

23、优选地,所述传感器组件包括:电极片、气压传感器、力传感器和位移传感器。

24、优选地,所述位移传感器为拉线式编码器。

25、本技术实施例提供的一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,相比现有采技术,本技术实施例中,肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均包括两个以上并联的气动肌腱,通过交叉并联的气动肌腱分别驱动肩关节、肘关节,同时,通过并联的气动肌腱驱动腕关节,五组拮抗肌形式的气动肌腱同时与手部的小指、无名指、中指、食指、拇指可转动连接,驱动五根手指屈、伸;具有完全模拟人的手臂关节运动的功能。这样的话,以气动肌腱驱动,具有结构紧凑、柔顺性好、协调性能好的特点,可用于实验教学、展会演示、机器人开发。

本文档来自技高网
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【技术保护点】

1.一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,所述基于气动肌腱的仿人手臂关节包括连接部、大臂关节、小臂关节、手部,其特征在于,所述大臂关节、小臂关节均包括连接杆、设置在所述连接杆两端的连接板;

2.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述手部、肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均连接有气动管路;

3.根据权利要求2所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述动作监测控制单元包括:传感器组件、数据采集卡系统和计算机;

4.根据权利要求3所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述阀门组件包括气动阀、比例压力阀、高速开关阀或多通电磁阀。

5.根据权利要求3所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述数据采集卡系统包括多块数据采集卡,各数据采集卡之间采用主从机通信协调。

6.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述连接部包括底座和底座连接板,所述底座连接板设置在所述底座上,所述大臂关节上靠近所述底座的万向节与所述底座连接板连接。

7.根据权利要求6所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述底座为框架结构,所述框架结构、底座连接板的制作材料为铝合金材料。

8.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述手部包括:手指、指关节气动肌腱组;

9.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均包括两个以上气动肌腱。

10.根据权利要求9所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均包括四个气动肌腱。

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【技术特征摘要】

1.一种基于气动肌腱的仿人手臂关节,所述基于气动肌腱的仿人手臂关节包括连接部、大臂关节、小臂关节、手部,其特征在于,所述大臂关节、小臂关节均包括连接杆、设置在所述连接杆两端的连接板;

2.根据权利要求1所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述手部、肩关节气动肌腱组、肘关节气动肌腱组和腕关节气动肌腱组均连接有气动管路;

3.根据权利要求2所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述动作监测控制单元包括:传感器组件、数据采集卡系统和计算机;

4.根据权利要求3所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述阀门组件包括气动阀、比例压力阀、高速开关阀或多通电磁阀。

5.根据权利要求3所述的基于气动肌腱的仿人手臂关节,其特征在于,所述数据采集卡系统包括多块数据采集卡,各数据采集卡之间采用主从机通信协调。<...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘寒峭姜飞龙沈忠飞曹坚王志坚郁成朱海滨宋玉来刘睿莹
申请(专利权)人:嘉兴学院
类型:新型
国别省市:

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