[发明专利]一种气动与构型组合的仿型机器人系统

权利要求书

1.一种气动与构型组合的仿型机器人系统，其特征在于，包括：

腰关节(2)，所述腰关节(2)的两侧分别设置互为镜像的上肢关节(1)，下部分别设置互为镜像的下肢关节(3)；

所述腰关节(2)的胸支撑件(36)下端固定连接腰关节上面板(21)，所述腰关节上面板(21)和腰关节下面板(4)分别可转动连接气缸二(22)、气缸三(23)、气缸四(24)、气缸五(25)、气缸六(26)、气缸七(27)的两端；

所述腰关节下面板(4)下端分别可转动连接下肢关节(3)的髋关节第一气缸(5)、髋关节第二气缸(6)，所述髋关节第一气缸(5)、髋关节第二气缸(6)分别可转动连接中间连接件一(7)，所述中间连接件一(7)分别可转动连接杆一(9)、杆二(11)、杆三(13)、杆四(15)，所述杆一(9)、杆二(11)、杆三(13)、杆四(15)分别可转动连接中间连接件二(12)，所述杆一(9)、杆二(11)分别固定连接中间固定件一(8)，所述中间固定件一(8)、膝关节气动肌肉一(10)、中间连接件二(12)依次可转动连接，所述杆三(13)、杆四(15)分别固定连接中间固定件二(16)，所述中间连接件一(7)、膝关节气动肌肉二(14)、中间固定件二(16)依次可转动连接，所述中间连接件二(12)分别同气缸一(17)的缸体、脚(20)可转动连接，所述气缸一(17)的杆、连接件一(18)、连接件二(19)、脚(20)依次固定连接；

所述胸支撑件(36)的两侧分别固定连接上肢关节(1)的肩关节固定件一(35)，所述肩关节固定件一(35)和肩关节转动件一(34)可转动连接，所述肩关节转动件一(34)和肩关节固定板(33)固定连接，所述肩关节固定板(33)和肩关节连接件(31)固定连接，所述肩关节连接件(31)和肘关节固定件(28)固定连接，所述肘关节固定件(28)和肘关节转动件(37)可转动连接，所述肩关节固定板(33)和肩关节转动件二(42)固定连接，所述肩关节转动件二(42)和肩关节固定件二(43)可转动连接，所述肘关节固定件(28)和肘关节固定板(39)固定连接，所述肘关节固定板(39)固定连接肩关节气动肌肉一(29)、肩关节气动肌肉二(32)，所述肩关节气动肌肉一(29)、肩关节气动肌肉二(32)通过拉绳套在肩关节固定件一(35)的槽内，所述肘关节固定板(39)固定连接肩关节气动肌肉三(40)、肩关节气动肌肉四(41)，所述肩关节气动肌肉三(40)、肩关节气动肌肉四(41)通过拉绳套在肩关节固定件二(43)的槽内，所述肩关节固定板(33)固定连接肘关节气动肌肉一(30)、肘关节气动肌肉二(38)，所述肘关节气动肌肉一(30)、肘关节气动肌肉二(38)通过拉绳套在肘关节转动件(37)的槽内；

所述肘关节转动件(37)固定连接腕关节上端固定板(44)，所述腕关节上端固定板(44)固定连接小臂连接件(49)，所述小臂连接件(49)和腕关节下端固定板(50)可转动连接，所述腕关节下端固定板(50)固定连接气爪(51)，所述腕关节上端固定板(44)分别固定连接小臂气动肌肉一(45)、小臂气动肌肉二(46)、小臂气动肌肉三(47)、小臂气动肌肉四(48)，所述小臂气动肌肉一(45)、小臂气动肌肉二(46)、小臂气动肌肉三(47)、小臂气动肌肉四(48)分别可转动连接腕关节下端固定板(50)；

中间连接件一7、杆二11、中间连接件二12、杆四15组成膝关节机构简图，假设没有误差则支链长度(l₁、l₂、l₃、l₄)与变量(θ₂、θ₄)之间的关系。

对于点A

x₂＝l₁cosθ₂ (1)

y₂＝l₁sinθ₂ (2)

对于点B

x₃＝-l₄+l₃cosθ₄ (3)

y₃＝l₃sinθ₄ (4)

A sinθ₄+B cosθ₄＝C (7)

A＝sinθ₂ (8)

点A和点B之间的距离固定且等于l₂。

四杆机构，以O₂和O₄为固定支点且ψ＝180°-θ₂。

对三角形O₂O₄A和O₄AB使用三角关系O₂O₄A可得

θ₄＝θ₄₁+θ₄₂ (16)

假设杆件l₁、l₂、l₃、l₄的误差分别为t₁、t₂、t₃、t₄。对于每个杆件，杆件长度为

l_ti＝l_i+t_i i＝1,2,3,4 (17)

考虑到误差方程式(12)-(16)进一步表示为

(θ₄)_t＝(θ₄₁)_t+(θ₄₂)_t (22)

计算机(55)，所述计算机(55)分别连接上肢关节控制系统(52)、腰关节控制系统(53)、下肢关节控制系统(54)。