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专利号: 2023103546774
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:2026-02-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,包括机器人本体、控制系统,机器人本体包括手臂关节、腰关节(2)、腿关节、脚关节,手臂关节包括结构完全相同的左侧手臂关节(1‑1)、右侧手臂关节(1‑2),腿关节包括结构完全相同的左侧腿关节(3‑1)、右侧腿关节(3‑2),脚关节包括结构完全相同的左脚、右脚;左侧手臂关节(1‑1)、右侧手臂关节(1‑2)分别固定连接在腰关节(2)顶部的左右两侧,左侧腿关节(3‑1)、右侧腿关节(3‑

2)分别固定连接在腰关节(2)下端的左右两侧,左侧腿关节(3‑1)、右侧腿关节(3‑2)分别与下端的左脚、右脚转动连接,手臂关节、腰关节(2)、腿关节、脚关节中均安装有气动元件(69),气动元件(69)与控制系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,所述的控制系统包括计算机(73)、数据采集系统(72)、气压传感器(70)、位移传感器(71),气压传感器(70)、位移传感器(71)一端与气动元件(69)连接,另一端与数据采集系统(72)连接,数据采集系统(72)与计算机(73)双向通讯,气动元件(69)与数据采集系统(72)连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,腰关节(2)中:腰关节气缸一(5)、腰关节气缸二(7)、腰关节气缸三(8)两端分别与腰关节上端连接板(6)、腰关节中间连接板(10)可转动连接,腰关节上端支杆(4)与腰关节上端连接板(6)固定连接,腰关节下端支杆(9)与腰关节中间连接板(10)固定连接,腰关节上端支杆(4)与腰关节下端支杆(9)可转动连接;

腰关节中间连接板(10)、椎骨一(11)、椎骨二(12)、骨盆(13)依次连接,且之间的连接均为可转动连接;

髋关节气缸一(14)、髋关节气缸二(15)两端分别与腰关节中间连接板(10)、左侧髋关节连接件(20‑1)可转动连接,髋关节气动肌肉一(16)两端分别与骨盆(13)、左侧髋关节连接件(20‑1)可转动连接;且髋关节气缸一(14)、髋关节气缸二(15)在外侧,髋关节气动肌肉一(16)在内侧;

髋关节气缸三(17)、髋关节气缸四(18)两端分别与腰关节中间连接板(10)、右侧髋关节连接件(20‑2)可转动连接,髋关节气动肌肉二(19)两端分别与骨盆(13)、右侧髋关节连接件(20‑2)可转动连接;且髋关节气缸三(17)、髋关节气缸四(18)在外侧,髋关节气动肌肉二(19)在内侧;

左侧髋关节连接件(20‑1)、右侧髋关节连接件(20‑2)分别与左侧腿关节(3‑1)、右侧腿关节(3‑2)固定连接。

4.根据权利要求1或2所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,左侧腿关节(3‑1)及左脚中,大腿连接板(26)与腰关节(2)左侧固定连接,转动轮一(23)与大腿连接板(26)可转动连接,与膝关节连接板(24)固定连接,膝关节气动肌肉一(21)、膝关节气动肌肉二(22)一端均与大腿连接板(26)固定连接,另一端通过绳索以一组拮抗肌的形式驱动转动轮一(23)、大腿连接板(26)之间的相对转动,气动马达(25)的壳体与膝关节连接板(24)固定连接,气动马达(25)的转动轴与转动轮二(27)固定连接,转动轮一(23)与转动轮二(27)之间通过绳索传动;

小腿连接板(28)与膝关节连接板(24)固定连接,与侧面连接板一(34)、侧面连接板二(39)可转动连接,气动肌肉连接板(45)与小腿连接板(28)固定连接;

中间连接板一(35)、中间连接板二(40)两端分别与侧面连接板一(34)、侧面连接板二(39)固定连接,后侧连接轴一(36)一端与导向轮(37)固定连接,另一端与侧面连接板一(34)可转动连接,后侧连接轴二(38)一端与导向轮(37)固定连接,另一端与侧面连接板二(39)可转动连接,导向轴(42)、中间连接板三(43)两端分别与侧面连接板三(41)、侧面连接板四(44)固定连接,导向轴(42)与侧面连接板一(34)、侧面连接板二(39)可转动连接;

小腿气动肌肉一(29)、小腿气动肌肉二(30)、小腿气动肌肉三(31)、小腿气动肌肉四(32)一端与膝关节连接板(24)固定连接,另一端与脚(33)中的中间连接板一(35)可转动连接;

脚气动肌肉一(46)一端与气动肌肉连接板(45)固定连接,另一端采用绳索,经后侧连接轴二(38)导向与脚(33)中的中间连接板三(43)在下底面可转动连接,脚气动肌肉二(47)、脚气动肌肉三(48)两端与气动肌肉连接板(45)、连接件一(49)固定连接,绳索与连接件一(49)可转动连接,经导向轮(37)导向与脚(33)中的中间连接板二(40)在下底面可转动连接,脚气动肌肉四(50)一端与气动肌肉连接板(45)固定连接,另一端采用绳索,经后侧连接轴一(36)导向与脚(33)中的中间连接板三(43)在下底面可转动连接。

5.根据权利要求1或2所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,左侧手臂关节(1‑1)中,肩部连接件(59)与腰关节(2)顶部的左侧固定连接,大臂连接板(51)与肩部连接件(59)固定连接,转动轮五(60)与大臂连接板(51)可转动连接,转动轴二(63)与转动轮六(64)、转动轮三(52)、小臂连接板(53)固定连接,与大臂连接板(51)可转动连接,转动轮七(67)、转动轮四(56)与小臂连接板(53)可转动连接,腕关节连接板(57)与小臂连接板(53),气爪(58)与腕关节连接板(57)固定连接,肘关节气动肌肉一(61)、肘关节气动肌肉二(62)为一组拮抗肌,多关节气动肌肉一(65)、多关节气动肌肉二(66)为一组拮抗肌,腕关节气动肌肉一(54)、腕关节气动肌肉二(55)为一组拮抗肌。

6.根据权利要求3所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,腰关节上端支杆(4)与腰关节下端支杆(9)之间通过万向节可转动连接,腰关节气缸一(5)、腰关节气缸二(7)、腰关节气缸三(8)两端分别与腰关节上端连接板(6)、腰关节中间连接板(10)通过万向节可转动连接,髋关节气缸一(14)、髋关节气缸二(15)两端分别与腰关节中间连接板(10)、左侧髋关节连接件(20‑1)之间通过万向节可转动连接,髋关节气缸三(17)、髋关节气缸四(18)两端分别与腰关节中间连接板(10)、右侧髋关节连接件(20‑2)通过万向节可转动连接;

腰关节中间连接板(10)、椎骨一(11)、椎骨二(12)、骨盆(13)之间通过球铰可转动连接,髋关节气动肌肉一(16)两端分别与骨盆(13)、左侧髋关节连接件(20‑1)通过球铰可转动连接,髋关节气动肌肉二(19)两端分别与骨盆(13)、右侧髋关节连接件(20‑2)通过球铰可转动连接。

7.根据权利要求4所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,膝关节连接板(24)与大腿连接板(26)通过轴承可转动连接,后侧连接轴一(36)与侧面连接板一(34)通过轴承可转动连接,后侧连接轴二(38)与侧面连接板二(39)通过轴承可转动连接,导向轴(42)与侧面连接板一(34)、侧面连接板二(39)通过轴承可转动连接。

8.根据权利要求5所述的一种刚柔气动元件混合驱动机器人关节系统,其特征在于,转动轮五(60)与大臂连接板(51)通过轴承可转动连接,转动轴二(63)与大臂连接板(51)通过轴承可转动连接,转动轮四(56)、转动轮七(67)与小臂连接板(53)通过轴承可转动连接。