[发明专利]轻量化仿人肌肉骨骼机械臂

说明书

本发明涉及机械臂技术领域，提供一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，包括基座、驱动器模组、传感信息采集模组、人工肌肉单元组件及手臂组件，驱动器模组设于基座；传感信息采集模组设于基座，并与驱动器模组电连接；人工肌肉单元组件设于基座，并与驱动器模组连接，以使驱动器模组传输信号给人工肌肉单元组件；手臂组件的一端与基座活动连接，并通过管线传动结构与人工肌肉单元组件传动连接；其中，人工肌肉单元组件通过管线传动结构带动手臂组件动作。旨在提供一种具有柔顺性和安全性的仿人上肢的肌肉骨骼手臂硬件平台。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂。

背景技术

近年来涌现一批针对仿人肌肉骨骼系统机器人的研究，但因其结构复杂性和缺少传感信息导致在控制机械臂时无法柔顺操作。相关技术中，工业作业普遍使用关节机械臂，其刚性结构虽能满足大载荷、快速响应等特性，但缺少柔顺性及鲁棒性等，例如在装配机械臂作业过程中，电机安装在机械臂的关节处，较大的惯性及刚性容易使装配件发生碰撞而损坏，安全性较低。

发明内容

本发明提供一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，用以解决现有技术中机械臂缺少柔顺性及鲁棒性的缺陷，以提供一种柔顺、安全的硬件平台。

本发明提供一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，包括：

基座；

驱动器模组，所述驱动器模组设于所述基座；

传感信息采集模组，所述传感信息采集模组设于所述基座，并与所述驱动器模组电连接；

人工肌肉单元组件，所述人工肌肉单元组件设于所述基座，并与所述驱动器模组连接，以使所述驱动器模组传输信号给所述人工肌肉单元组件；

手臂组件，所述手臂组件的一端与所述基座活动连接，并通过管线传动结构与所述人工肌肉单元组件传动连接；

其中，所述人工肌肉单元组件通过所述管线传动结构带动所述手臂组件动作。

根据本发明提供的一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，所述人工肌肉单元组件包括若干个人工肌肉单元，所述手臂组件包括依次连接的肩关节结构、大臂骨骼结构、肘关节结构、小臂骨骼结构、腕关节结构及手结构，所述肩关节结构与所述基座连接，若干个所述人工肌肉单元通过所述管线传动结构分别与所述肩关节结构、所述大臂骨骼结构、所述肘关节结构、所述小臂骨骼结构及所述腕关节结构连接。

根据本发明提供的一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，每一所述人工肌肉单元包括安装壳、驱动件、编码器及拉力传感器，所述安装壳设于所述基座，所述驱动件和所述拉力传感器均设于所述安装壳，所述编码器装设于所述驱动件，且所述管线传动结构的一端经过所述拉力传感器连接于所述驱动件的输出端。

根据本发明提供的一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，所述肩关节结构包括支架组件、第一角度传感器、第二角度传感器、第三角度传感器及第一万向接头，所述第一万向接头设于所述支架组件，所述支架组件远离所述第一万向接头的一端与所述基座连接，所述大臂骨骼结构远离所述肘关节结构的一端与所述第一万向接头连接，且所述第一角度传感器、所述第二角度传感器和所述第三角度传感器间隔设于所述第一万向接头，所述管线传动结构沿所述支架组件延伸并连接至所述大臂骨骼结构。

根据本发明提供的一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，所述大臂骨骼结构包括肱骨，所述肱骨的一端与所述肩关节结构连接，另一端与所述肘关节结构连接，且所述肱骨呈中空结构设置，以供所述管线传动结构穿设。

根据本发明提供的一种轻量化仿人肌肉骨骼机械臂，所述肘关节结构包括铰链和第四角度传感器，所述铰链的一端与所述大臂骨骼结构连接，另一端与所述小臂骨骼结构连接，所述第四角度传感器设于所述铰链。