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专利号: 202211529759X
申请人: 云南经济管理学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 手动工具;轻便机动工具;手动器械的手柄;车间设备;机械手
更新日期:2026-04-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于:包括头部关节(1)、双上肢关节(2)、腰关节(3)、双下肢关节(4)、控制系统,双上肢关节(2)包括结构完全相同的左上肢关节(2-1)、右上肢关节(2-2),双下肢关节(4)包括结构完全相同的左下肢关节(4-1)、右下肢关节(4-2),头部关节(1)安装在腰关节(3)上方,左上肢关节(2-1)、右上肢关节(2-2)分别连接在腰关节(3)上端的左右两侧,左下肢关节(4-1)、右下肢关节(4-2)分别连接在腰关节(3)下端的左右两侧,双上肢关节(2)、腰关节(3)、双下肢关节(4)中均设有单个气动驱动器(81),单个气动驱动器(81)包括双上肢关节(2)、腰关节(3)、双下肢关节(4)中所有的气动肌肉和气缸 ,头部关节(1)、单个气动驱动器(81)均与控制系统连接;

双上肢关节(2)中:肩关节连接件(9)与腰关节(3)连接,肩关节连接件(9)与腰关节上端连接板(6)固定连接,肱骨第一段(10)与肩关节连接件(9)可转动连接,上肢气缸一(11)的缸体与肱骨第一段(10)连接,上肢气缸一(11)的活塞杆同时与肩关节气动肌肉连接板(12)、肱骨第二段(13)连接,活塞杆同时固定肩关节气动肌肉连接板(12)、肱骨第二段(13),桡骨第一段(14)一端与肱骨第二段(13)可转动连接,另一端同时与桡骨气动肌肉连接板(15)、上肢气缸二(18)的缸体固定连接;桡骨第二段(20)一端与腕关节连接板(22)可转动连接,另一端与上肢气缸二(18)的活塞杆固定连接,尺骨第一段(16)一端与肱骨第二段(13)可转动连接,另一端同时与尺骨气动肌肉连接板(17)、上肢气缸三(19)的缸体固定连接;尺骨第二段(21)一端与腕关节连接板(22)可转动连接,另一端与上肢气缸三(19)的活塞杆固定连接;

桡骨第一段(14)与肱骨第二段(13)可转动连接,桡骨第二段(20)与腕关节连接板(22)可转动连接,尺骨第一段(16)与肱骨第二段(13)可转动连接,尺骨第二段(21)与腕关节连接板(22)可转动连接,

肩关节气动肌肉一(24)、肩关节气动肌肉二(25)、肩关节气动肌肉三(26)、肩关节气动肌肉四(27)两端分别与肩关节连接件(9)、肩关节气动肌肉连接板(12)可转动连接,且初始位置与Y轴、Z轴之间的夹角为45°,肩肘关节气动肌肉一(28)两端分别与肩关节连接件(9)、桡骨气动肌肉连接板(15)可转动连接,肩肘关节气动肌肉二(29)两端分别与肩关节连接件(9)、尺骨气动肌肉连接板(17)可转动连接,且初始位置在Z轴方向上,腕关节气动肌肉一(30)、腕关节气动肌肉二(31)两端分别与桡骨气动肌肉连接板(15)、腕关节连接板(22)可转动连接,腕关节气动肌肉三(32)、腕关节气动肌肉四(33)两端分别与尺骨气动肌肉连接板(17)、腕关节连接板(22)可转动连接,且初始位置腕关节气动肌肉一(30)、腕关节气动肌肉二(31)、腕关节气动肌肉三(32)、腕关节气动肌肉四(33)与肩关节气动肌肉一(24)、肩关节气动肌肉二(25)、肩关节气动肌肉三(26)、肩关节气动肌肉四(27)与Y轴、Z轴的方位一致,上述的可转动连接均采用钢丝绳配合螺栓实现;

气爪(23)与腕关节连接板(22)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,所述头部关节(1)包括气动马达(5)、中间连接件(7)、摄像头(8),摄像头(8)的下端通过中间连接件与气动马达(5)连接,气动马达(5)下端与腰关节(3)连接,摄像头(8)、气动马达(5)均与控制系统连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,腰关节(3)中:腰关节上端连接板(6)、腰关节中间连接板(52)之间由6组气缸与连杆组成的支路组成,且气缸的缸体与腰关节中间连接板(52)固定连接,连杆两端分别与气缸连接件、气缸的活塞杆可转动连接,气缸连接件与腰关节上端连接板(6)固定连接,6组气缸与连杆组成的支路分别为:连杆一(34)与腰关节气缸二(38)、连杆二(35)与腰关节气缸一(37)、连杆三(36)与腰关节气缸三(39)、连杆七(46)与腰关节气缸八(50)、连杆九(48)与腰关节气缸九(51)、连杆八(47)与腰关节气缸七(49),连杆二(35)与腰关节气缸一(37)、连杆三(36)与腰关节气缸三(39)为一组,连杆一(34)与腰关节气缸二(38)、连杆七(46)与腰关节气缸八(50)为一组,连杆九(48)与腰关节气缸九(51)、连杆八(47)与腰关节气缸七(49)为一组;

腰关节中间连接板(52)、腰关节下端连接板(60)之间同样由6组气缸与连杆组成的支路组成,且气缸的缸体与腰关节中间连接板(52)固定连接,连杆两端分别与气缸连接件、气缸的活塞杆可转动连接,气缸连接件与腰关节下端连接板(60)固定连接,6组气缸与连杆组成的支路分别为:腰关节气缸五(41)与连杆六(45)、腰关节气缸四(40)与连杆四(43)、腰关节气缸六(42)与连杆五(44)、腰关节气缸十一(54)与连杆十(56)、腰关节气缸十(53)与连杆十一(57)、腰关节气缸十二(55)与连杆十二(58),腰关节气缸十(53)与连杆十一(57)、腰关节气缸十二(55)与连杆十二(58)为一组,连杆十一(57)、连杆十二(58)均与气缸连接件(59)可转动连接,气缸连接件(59)与腰关节下端连接板(60)固定连接,腰关节气缸五(41)与连杆六(45)、腰关节气缸十一(54)与连杆十(56)为一组,腰关节气缸四(40)与连杆四(43)、腰关节气缸六(42)与连杆五(44)为一组。

4.根据权利要求1所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,双下肢关节(4)中:下肢连接板(61)与腰关节(3)下端固定连接,大腿支杆第一段(68)一端与下肢连接板(61)可转动连接,另一端与支杆连接件一(70)固定连接,大腿支杆第二段(76)一端与支杆连接件一(70)固定连接,另一端与支杆连接件二(77)可转动连接;大腿支杆第三段(71)一端与支杆连接件二(77)固定连接,另一端与膝关节连接板(62)可转动连接;小腿中间支杆(65)一端与膝关节连接板(62)固定连接,另一端与脚(67)可转动连接,在初始阶段,髋关节气动肌肉二(75)、髋关节气动肌肉一(69)分别在Y轴的正、负轴上,且其两端分别与下肢连接板(61)、支杆连接件二(77)可转动连接,膝关节气动肌肉二(78)、膝关节气动肌肉一(72)分别在X轴的正、负轴上,且其两端分别与支杆连接件一(70)、膝关节连接板(62)可转动连接;

多关节气动肌肉三(79)在Y轴的正轴上,其两端分别与下肢连接板(61)、膝关节连接板(62)可转动连接,且髋关节气动肌肉二(75)在内侧,多关节气动肌肉三(79)在外侧,多关节气动肌肉一(73)、多关节气动肌肉二(74)两端分别与下肢连接板(61)、膝关节连接板(62)可转动连接,多关节气动肌肉一(73)上端连接在下肢连接板(61)中由X轴、Y轴构成平面的第二象限,下端连接在膝关节连接板(62)中由X轴、Y轴构成平面的第三象限,多关节气动肌肉二(74)上端连接在下肢连接板(61)中由X轴、Y轴构成平面的第一象限,下端连接在膝关节连接板(62)中由X轴、Y轴构成平面的第四象限;

大腿支杆第一段(68)与下肢连接板(61)可转动连接,大腿支杆第二段(76)与支杆连接件二(77)可转动连接,大腿支杆第三段(71)与膝关节连接板(62)可转动连接,小腿中间支杆(65)与脚(67)可转动连接,髋关节气动肌肉二(75)、髋关节气动肌肉一(69)两端分别与下肢连接板(61)、支杆连接件二(77)可转动连接,膝关节气动肌肉二(78)、膝关节气动肌肉一(72)两端分别与支杆连接件一(70)、膝关节连接板(62)可转动连接,多关节气动肌肉三(79)、多关节气动肌肉一(73)、多关节气动肌肉二(74)两端分别与下肢连接板(61)、膝关节连接板(62)可转动连接;

小腿气动肌肉二(64)在Y轴负方向,且两端分别与膝关节连接板(62)、脚(67)可转动连接,小腿气动肌肉三(66)、小腿气动肌肉一(63)两端分别与膝关节连接板(62)、脚(67)可转动连接,小腿气动肌肉三(66)上端连接在膝关节连接板(62)中由X轴、Y轴构成平面的第二象限,下端连接在脚(67)中由X轴、Y轴构成平面的第三象限,小腿气动肌肉一(63)上端连接在膝关节连接板(62)中由X轴、Y轴构成平面的第一象限,下端连接在脚(67)中由X轴、Y轴构成平面的第四象限,小腿气动肌肉二(64)、小腿气动肌肉三(66)、小腿气动肌肉一(63)一起驱动脚(67)相对于小腿中间支杆(65)绕X轴、Y轴、Z轴转动。

5.根据权利要求1所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,所述的控制系统包括气压传感器(82)、位移传感器(83)、电压输入模块(84)、计算机(85)、电压输出模块(86)、气动比例调压阀(87),气压传感器(82)、位移传感器(83)的输入端均与单个气动驱动器(81)连接,输出端均与电压输入模块(84)的输入端连接,电压输入模块(84)的输出端与计算机(85)的输入端连接,计算机(85)的输出端与电压输出模块(86)的输入端连接,电压输出模块(86)的输出端与气动比例调压阀(87)的输入端连接,气动比例调压阀(87)的输出端与单个气动驱动器(81)连接。

6.根据权利要求5所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,所述的电压输入模块(84)采用NI9205电压输入模块,电压输出模块(86)采用NI9264电压输出模块。

7.根据权利要求5所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,双上肢关节(2)、腰关节(3)、双下肢关节(4)中每一个气动肌肉都连接有一个气动比例调压阀(87),每一个气缸都连接有两个气动比例调压阀(87)。

8.根据权利要求5所述的一种基于气动驱动器的仿人机器人,其特征在于,所述的气动比例调压阀(87)选用FESTO MPPE-3-1/8-10-010型号。