自由度。
[0039]腕关节4包括小U型板22、小圆盘23、第八滑轮VIII及腕关节气动肌肉组件，其中；上述小U型板22连接在大U型板19两侧板之间的连接轴上；小圆盘23通过支架连接在小U型板22上，支架为U型结构，固定设置在小U型板22两侧板之间，小圆盘23通过连接轴与支架连接；上述第八滑轮VIII为横置滑轮，第八滑轮VIII设置在支架的后侧部。
[0040]腕关节气动肌肉组件包括腕关节第一气动肌肉24及腕关节第二气动肌肉25，腕关节第一气动肌肉24及腕关节第二气动肌肉25分别设置在连接座上，并沿铝管18方向延伸，腕关节第一气动肌肉24及腕关节第二气动肌肉25与第八滑轮VIII连接，拉动第八滑轮VIII，以实现腕关节X轴方向的转动自由度。
[0041]机械手掌5包括手掌固定板26、手指27及手掌气动肌肉组件，其中，上述手掌气动肌肉组件包括六条气动肌肉分别固定在上述小圆盘23的外侧面上，小圆盘23上设有小铝管，小铝管的外端连接有支撑圆盘；上述手指固定板26固定设置在支撑圆盘上，手指27设置在手指固定板26的外侧；六条气动肌肉分别拉动手指27内滑轮上的钢丝，实现五根手指X-Z平面的摆动自由度，以及大拇指X-Y平面的摆动自由度。
[0042]进一步，本实用新型由气动肌肉控制的六自由度仿生机械手臂，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节以及机械手掌，该机械手臂具有结构紧凑、柔性大、仿生程度高等特点。机械手臂的三个关节采用不同的滑轮机构，由气动肌肉通过钢丝拉动滑轮，钢丝包括第一钢丝01、第二钢丝02、第三钢丝03、第四钢丝04、第五钢丝05，实现关节的摆动与旋转，其中肩关节采用六条气动肌肉，分别通过第一钢丝O1、第二钢丝02及第三钢丝03拉动第一滑轮1、第二滑轮I1、第三滑轮II1、第四滑轮IV、第五滑轮V，实现Z轴转动、Y轴转动以及X-Z平面摆动；肘关节通过两条气动肌肉，拉动第六滑轮VI，实现X-Z平面摆动；腕关节通过两条气动肌肉，拉动滑轮νπ，实现X轴旋转；机械手掌通过六条气动肌肉，分别拉动穿过手指内滑轮的钢丝，实现五根手指X-Z平面的摆动自由度，以及大拇指X-Y平面的摆动自由度。肩关节包括大U型连接件、转盘、支撑铝柱、小U型连接件、L型板、橡胶管、第一滑轮1、第二滑轮I1、第三滑轮II1、第四滑轮IV、第五滑轮V和六条气动肌肉，由两条气动肌肉通过拉动穿过第一滑轮1、第二滑轮I1、第三滑轮III的钢丝，实现肩关节Z轴方向转动自由度；由另两条气动肌肉通过拉动穿过滑轮IV的钢丝，实现肩关节Y轴方向转动自由度；由另两条气动肌肉通过拉动穿过第五滑轮V的，以及穿过橡胶管的钢丝，实现肩关节X-Z平面的摆动自由度。肘关节包括圆盘、铝管、大U型板、L型板、第六滑轮VI和两条气动肌肉，由两条气动肌肉通过拉动穿过滑轮VI的第四钢丝04及第五钢丝05，实现肘关节X-Z平面摆动自由度。腕关节包括小U型板、小圆盘、橡胶管、横置滑轮νπ和两条气动肌肉，由气动肌肉通过拉动穿过第七滑轮νπ的，以及穿过橡胶管的钢丝，实现腕关节X轴方向转动自由度。机械手掌包括手掌固定板、手指和六条气动肌肉，由六条气动肌肉分别拉动穿过手指内滑轮的钢丝，实现五根手指X-Z平面的摆动自由度，以及大拇指X-Y平面的摆动自由度。
[0043] 本实用新型的实施例只是介绍其【具体实施方式】，不在于限制其保护范围。本行业的技术人员在本实施例的启发下可以作出某些修改，故凡依照本实用新型专利范围所做的等效变化或修饰，均属于本实用新型专利权利要求范围内。
【主权项】
1.一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:包括机架(I)、肩关节(2)、肘关节(3)、腕关节(4)及机械手掌(5)，其中上述肩关节(2)、肘关节(3)、腕关节(4)及机械手掌(5)依次连接固定在机架(I)上，并采用气动肌肉作为驱动器，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转。2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的机架(I)为L型架体结构，机架(I)包括底支板、顶支板及中间连接板，其中，上述底支板及顶纸板分别固定连接在中间连接板的下部及上部一侧，并沿中间连接板的同侧向外延伸。3.根据权利要求2所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的滑轮组件包括第一滑轮(I)、第二滑轮(II)、第三滑轮(III)、第四滑轮(IV)、第五滑轮(V)、第六滑轮(VI)、第七滑轮(VII)及第八滑轮(VIII)。4.根据权利要求3所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的肩关节⑴包括大U型连接件(6)、转盘(7)、支撑铝柱(8)、小U型连接件(9)、L型板(10)及肩关节气动肌肉组件，其中，上述大U型连接件(6)通过转轴连接在顶纸板的外侧下部，并绕顶支板自由旋转；上述转盘(7)设置在大U型连接件￠)的底部，并通过至少二个支撑铝柱(8)支撑，支撑铝柱(8)的下端固定在底支板上；小1]型连接件(9)通过转轴连接在大U型连接件(6)的侧部，转轴贯穿小U型连接件(9)的顶板及大U型连接件(6)的两侧壁，使小U型连接件(9)固定，并绕大U型连接件(6)自由旋转，L型板(10)设置在小U型连接件(9)内。5.根据权利要求4所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的肩关节气动肌肉组件包括固定设置在机架(I)底支板上的肩关节第一气动肌肉(11)、肩关节第二气动肌肉(12)、肩关节第三气动肌肉(13)、肩关节第四气动肌肉(14)、肩关节第五气动肌肉(15)及肩关节第六气动肌肉(16)，其中，上述肩关节第一气动肌肉(11)及肩关节第二气动肌肉(12)分别第一滑轮(I)、第二滑轮(II)及第四滑轮(IV)连接，第一滑轮(I)及第二滑轮(II)设置在机架(I)中间连接板的侧部，第四滑轮(IV)设置在大U型连接件(6)与顶支板之间连接的转轴上，以便通过驱动第四滑轮(IV)旋转，实现肩关节Z轴方向自由转动；上述肩关节第三气动肌肉(13)及肩关节第四气动肌肉(14)与第五滑轮(V)连接，第五滑轮(V)设置在连接小U型连接件(9)与大U型连接件￠)的转轴上，第五滑轮(V)旋转，实现肩关节Y轴方向自由转动；上述肩关节第五气动肌肉(15)及肩关节第六气动肌肉(16)与第三滑轮(III)及第六滑轮(VI)连接，第三滑轮(III)设置在大U型连接件出)的侧部，第六滑轮(VI)设置在小U型滑轮(9)内，拉动第三滑轮(III)及第六滑轮(VI)，以实现肩关节X-Z平面的摆动自由度。6.根据权利要求5所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的肘关节(3)包括连接座、圆盘(17)、铝管(18)、大U型板(19)及肘关节气动肌肉，其中上述连接座固定在L型板(10)的外端，铝管(18)的一端固定在连接座上，另一端连接有圆盘(17)，以便支撑圆盘(17);上述大U型板(19)固定在圆盘(17)的外侧面上。7.根据权利要求6所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的肘关节气动肌肉包括肘关节第一气动肌肉(20)及肘关节第二气动肌肉(21)，肘关节第一气动肌肉(20)及肘关节第二气动肌肉(21)均设置在连接座上，并沿铝管(18)方向延伸；肘关节第一气动肌肉(20)及肘关节第二气动肌肉(21)连接第七滑轮(VII)，第七滑轮(VII)设置在大U型板(19)的两侧板之间的连接轴上，拉动第七滑轮(VII)以实现肘关节X-Z平面的摆动自由度。8.根据权利要求7所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的腕关节(4)包括小U型板(22)、小圆盘(23)、第八滑轮(VIII)及腕关节气动肌肉组件，其中；上述小U型板(22)连接在大U型板(19)两侧板之间的连接轴上；小圆盘(23)通过支架连接在小U型板(22)上，支架为U型结构，固定设置在小U型板(22)两侧板之间，小圆盘(23)通过连接轴与支架连接；上述第八滑轮(VIII)为横置滑轮，第八滑轮(VIII)设置在支架的后侧部。9.根据权利要求8所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的腕关节气动肌肉组件包括腕关节第一气动肌肉(24)及腕关节第二气动肌肉(25)，腕关节第一气动肌肉(24)及腕关节第二气动肌肉(25)分别设置在连接座上，并沿铝管(18)方向延伸，腕关节第一气动肌肉(24)及腕关节第二气动肌肉(25)与第八滑轮(VIII)连接，拉动第八滑轮(VIII)，以实现腕关节X轴方向的转动自由度。10.根据权利要求9所述的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，其特征在于:所述的机械手掌(5)包括手掌固定板(26)、手指(27)及手掌气动肌肉组件，其中，上述手掌气动肌肉组件包括六条气动肌肉分别固定在上述小圆盘(23)的外侧面上，小圆盘(23)上设有小铝管，小铝管的外端连接有支撑圆盘；上述手指固定板(26)固定设置在支撑圆盘上，手指(27)设置在手指固定板(26)的外侧；六条气动肌肉分别拉动手指(27)内滑轮上的钢丝，实现五根手指x-z平面的摆动自由度，以及大拇指X-Y平面的摆动自由度。
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌，其中上述肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌依次连接固定在机架上，并采用气动肌肉作为驱动器，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转。本实用新型体积小、柔性高、仿生程度高。
【IPC分类】B25J9/00, B25J9/04, B25J9/14, B25J15/10
【公开号】CN204868851
【申请号】CN201520536045
【发明人】刘长红, 温海涛, 丘力, 刘晓初, 李永敬, 张宏康
【申请人】广州大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年7月22日