CN107972014A - 一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂 - Google Patents

Abstract

本发明属于仿生机器人技术领域，具体地说是一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂。包括：大臂、肘关节、小臂、腕关节、手、肘关节屈伸驱动机构、腕关节屈伸驱动机构、腕关节自旋驱动机构及手指屈伸驱动机构，其中肘关节屈伸驱动机构安装在大臂内，用于肘关节的屈伸提供动力；腕关节屈伸驱动机构安装在小臂内，用于腕关节屈伸提供动力，形成欠驱动；腕关节自旋驱动机构安装在小臂内，用于腕关节自旋提供动力；手指屈伸驱动机构安装在腕关节内，用于五个手指的屈伸提供动力。本发明结构简单紧凑、采用柔性传动、质量轻、成本低，模块化设计、易拆卸更换，具有集成度高、自由度多、小巧灵活、大小与成人手臂相仿且稳定性好等特点。

Description

一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂

技术领域

本发明属于仿生机器人技术领域，具体地说是一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂。

背景技术

仿人机器人研发的最终目标是服务于人类，机械臂目标操作作业的实现可以帮助仿人机器人更好的服务于人类。因此手臂机构设计是机器人研发的关键技术，而作为机器人机械系统的基础部件，驱动器起着至关重要的作用。区别于传统的驱动器，气动人工肌肉作为一种新型的机器人驱动器，以其结构简单紧凑、重量轻、柔性好、使用安全方便和独特的仿生性等优点正日益展现出良好的应用发展态势。随着对气动肌肉研究的不断深入，它在各类仿人机器人中越来越受到关注。

现有的仿生手臂大多采用电机驱动，刚度较大，外形笨重，在柔顺性和安全性方面有很大的缺陷。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂，该机构可适用于假肢研究、新型驱动材料的研究、控制研究等。气动肌肉驱动结构较为简单、污染低、便于安装，并且它的力学特性与生物肌肉类似，因此柔顺性好是它区别于电机驱动最大的优势。这种柔顺性仿生手臂不仅仅可以应用在康复领域上，同时作为人工假肢方面也有很好的前景。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，包括：大臂、肘关节、小臂、腕关节、手、肘关节屈伸驱动机构、腕关节屈伸驱动机构、腕关节自旋驱动机构及手指屈伸驱动机构，其中，所述肘关节屈伸驱动机构安装在大臂内，用于肘关节的屈伸提供动力；所述腕关节屈伸驱动机构安装在小臂内，用于腕关节屈伸提供动力，形成欠驱动；所述腕关节自旋驱动机构安装在小臂内，用于腕关节自旋提供动力；所述手指屈伸驱动机构安装在腕关节内，用于五个手指的屈伸提供动力。

所述大臂包括大臂基座、右大臂侧板、第一大臂气动肌肉、大臂钢丝绳端子、第二大臂气动肌肉、左大臂侧板、钢丝绳双头端子及第三大臂气动肌肉，其中右大臂侧板和左大臂侧板的一端均与大臂基座连接，另一端均与所述肘关节连接，第一、第二、第三大臂气动肌肉的一端与大臂基座连接，另一端均与所述肘关节屈伸驱动机构连接。

所述肘关节屈伸驱动机构包括滑轮支架、大臂钢丝绳端子、钢丝绳双头端子、轴套、滑轮轴、滑轮、滑轮固定座及两根肘关节屈伸传动钢丝绳，其中滑轮支架的两端分别与右大臂侧板和左大臂侧板连接，滑轮轴固定在滑轮支架上，滑轮可转动地安装在滑轮轴上，钢丝绳双头端子与第一大臂气动肌肉和第二大臂气动肌肉的端部连接，大臂钢丝绳端子与第三大臂气动肌肉的端部连接，一根所述肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与所述钢丝绳双头端子和肘关节连接，用于驱动所述肘关节的弯曲；另一根肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与所述钢丝绳端子和肘关节连接，用于驱动所述肘关节的伸直，两根所述肘关节屈伸传动钢丝绳均通过滑轮导向。

所述肘关节包括第一肘关节连接件、角度传感器、肘关节限位轴、肘关节轴及第二肘关节连接件，其中肘关节轴的两端可转动地与右大臂侧板和左大臂侧板连接，且端部设有角度传感器，第一肘关节连接件和及第二肘关节连接件均与肘关节轴连接，且同步转动，所述肘关节轴与所述肘关节屈伸驱动机构连接。

所述小臂包括臂基座、第一小臂气动肌肉、小臂支撑轴、第二小臂气动肌肉及第三小臂气动肌肉，其中小臂基座与所述肘关节连接，第一、第二、第三小臂气动肌肉的一端固定连接在小臂基座上，第一、第二小臂气动肌肉的另一端与所述腕关节自旋驱动机构连接，第三小臂气动肌肉的另一端与所述腕关节屈伸驱动机构连接，小臂支撑轴的一端与小臂基座连接，另一端与腕关节连接。

所述腕关节自旋驱动机构包括两根腕关节自旋传动钢丝绳，两根腕关节自旋传动钢丝绳的一端均与腕关节连接，另一端分别与第一小臂气动肌肉和第二小臂气动肌肉端部设有的小臂钢丝绳端子连接。

所述腕关节屈伸驱动机构包括弹簧、导向滑轮、滑轮支架、滑轮及两根腕关节屈伸传动钢丝绳，其中导向滑轮和滑轮通过轴承安装在滑轮支架，滑轮支架固定于小臂支撑轴上，弹簧的一端与调整端子固定连接，调整端子固定于小臂基座上，调整端子与调整端子螺栓连接，两根所述腕关节屈伸传动钢丝绳的一端均腕关节连接，另一端分别与弹簧和第三小臂气动肌肉连接。

所述腕关节包括自旋滑轮、滚筒支撑座、滚筒、俯仰限位、腕关节轴、腕关节支架、输出件、俯仰滑轮、角度传感器、钢丝绳端子、腕关节座及五个腕部气动肌肉，其中腕关节支架与输出件固定连接，输出件与俯仰滑轮连接，俯仰滑轮通过平键连接于腕关节轴上，腕关节轴与腕关节基座转动连接，自旋滑轮与腕关节基座固定连接；五个腕部气动肌肉安装在腕关节支架的两侧，且均与所述手指屈伸驱动机构连接，腕关节轴上设有第一角度传感器，可用于测量腕关节屈伸角度，腕关节座上设第二有角度传感器，可用于测量腕关节自旋角度，自旋滑轮用于与所述腕关节自旋驱动机构连接，俯仰滑轮用于与所述腕关节屈伸驱动机构连接。

所述手包括结构相同的五个手指，各手指均包括远指、中指、近指、指基座、手背及手掌，其中远指和中指固定连接，中指和近指转动连接，近指通过指基座固定于手背上，近指和近指基座转动连接，中指和近指之间的关节处及近指和指基座之间的关节处均设有弹簧，形成欠驱动，手掌与手背连接。

所述手指屈伸驱动机构包括五个手指驱动导向滑轮及五根手指屈伸传动钢丝绳，其中五个手指驱动导向滑轮可转动地安装在手背上，五根手指屈伸传动钢丝绳的一端分别与五个所述腕部气动肌肉连接，另一端分别贯穿指基座及各手指与远指连接，五根手指屈伸传动钢丝绳分别通过五个手指驱动导向滑轮导向。

本发明的优点与积极效果为：

1、本发明结构简单、制造成本低。肘关节、腕关节、手指关节的旋转都统一的采用气动人工肌肉驱动，单一的驱动机构可以减少很多控制方面的难度，采用钢丝绳传动成本非常低，并且气动肌肉和钢丝绳都具有良好的柔顺性，增加运动的安全性能。

2、本发明质量轻、驱动力矩大。采用气动肌肉驱动，具有更大的驱动力。肘关节的驱动气动肌肉自由悬挂负载为800N，当气动肌肉收缩时会产生更大的驱动力，且气动肌肉的成本相比较电机而言是非常低的。在整个仿生手臂的支撑结构上全部采用质量轻盈的铝合金7075，硬度满足使用要求并且质量是铝合金中较轻的材料，仿生手的结构全部采用3D打印，使用的材料是液态树脂，在材料硬度上面满足使用要求，并且3D打印也可以节约成本。

3、本发明采用模块化设计，各个关节之间的运动相互独立，可单独拆卸。肘关节的旋转角度可达到为0至120度，并且可根据调节安装钢丝绳的张紧长度来调整各个关节的旋转角度，这使得能够更加方便的通过机构调节极限旋转角度，减少了控制的复杂程度。

4、本发明和人的手臂大小相近，气动肌肉的收缩类似于人的手臂运动时肌肉的收缩，这使得仿生手臂的运动过程更加的接近于人的真实运动过程。未来气动肌肉在仿生领域的使用会更加的普遍。

5、本发明手指部分采用欠驱动结构，每个手指只有两个自由度，一根钢丝绳传动，这使得整个控制系统更加简单，并且能够实现类似于人的日常抓握动作。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中大臂的结构示意图；

图3为本发明中大臂的爆炸示意图；

图4为本发明中肘关节的结构示意图；

图5为本发明中肘关节的爆炸示意图；

图6为本发明中小臂的结构示意图；

图7为本发明中小臂的爆炸示意图；

图8为本发明中腕关节的结构示意图；

图9为本发明中腕关节的爆炸示意图；

图10为本发明中手的结构示意图；

图11为本发明中手的爆炸示意图。

其中：1为大臂，2为肘关节，3为小臂，4为腕关节，5为手，11为大臂基座，12为右大臂侧板，13为第一大臂气动肌肉，14为右肘关节端盖，15为滑轮支架，16为大臂钢丝绳端子，17为左肘关节端盖，18为第二大臂气动肌肉，19为左大臂侧板，110为钢丝绳双头端子，111为轴套，112为滑轮轴，113为滑轮，114为滑轮固定座，115为第三大臂气动肌肉，21为第一轴承，22为第一肘关节连接件，23为角度传感器，24为肘关节限位轴，25为第一平键，26为肘关节轴，27为第二平键，28为第二肘关节连接件，29为第二轴承，31为调整端子螺栓，32为小臂基座，33为调整端子，34为气动肌肉，35为弹簧，36为小臂钢丝绳端子，37为第一导向滑轮，38为套筒，310为轴承，39为滑轮轴，311为套筒，312为轴承，313为滑轮轴，314为滑轮支架，315为第二导向滑轮，316为小臂支撑轴，317为第二小臂气动肌肉，318为第三小臂气动肌肉，41为自旋滑轮，42为轴承，43为滚筒支撑座，44为滚筒，45为腕部气动肌肉，46为俯仰限位，47为腕关节轴，48为腕关节支架，49为输出件，410为俯仰滑轮，411为套筒，412为第一角度传感器，413为端盖，414为腕部钢丝绳端子，416为压盖，417为第二角度传感器，418为腕关节座，51为滑轮压盖，52为远指，53为中指，54为近指，55为指基座，56为手背，57为第一手指驱动导向滑轮，58为第二手指驱动导向滑轮，59为第三手指驱动导向滑轮，510为第四手指驱动导向滑轮，511为第五手指驱动导向滑轮，512为手掌。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂，包括：大臂1、肘关节2、小臂3、腕关节4、手5、肘关节屈伸驱动机构、腕关节屈伸驱动机构、腕关节自旋驱动机构及手指屈伸驱动机构，其中肘关节屈伸驱动机构安装在大臂1内，用于肘关节2的屈伸提供动力；腕关节屈伸驱动机构安装在小臂3内，用于腕关节4屈伸提供动力，行程欠驱动；腕关节自旋驱动机构安装在小臂3内，用于腕关节4自旋提供动力；手指屈伸驱动机构安装在腕关节4内，用于五个手指的屈伸提供动力。

如图2-3所示，大臂1包括大臂基座11、右大臂侧板12、第一大臂气动肌肉13、大臂钢丝绳端子16、第二大臂气动肌肉18、左大臂侧板19、钢丝绳双头端子110及第三大臂气动肌肉115，其中右大臂侧板12和左大臂侧板19的一端均与大臂基座11螺纹连接，另一端均与肘关节2，第一、第二、第三大臂气动肌肉13、18、115的一端与大臂基座11螺纹连接，另一端均与肘关节屈伸驱动机构连接。

所述肘关节屈伸驱动机构包括滑轮支架15、大臂钢丝绳端子16、钢丝绳双头端子110、轴套111、滑轮轴112、滑轮113、滑轮固定座114及两根肘关节屈伸传动钢丝绳，其中滑轮支架15的两端分别与右大臂侧板12和左大臂侧板19连接，滑轮轴112固定在滑轮支架15上，滑轮113通过轴承可转动地安装在滑轮轴112上，钢丝绳双头端子110与第一大臂气动肌肉13和第二大臂气动肌肉18的端部连接，大臂钢丝绳端子16与第三大臂气动肌肉115的端部连接，一根肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与钢丝绳双头端子110和肘关节2连接，用于驱动肘关节2的弯曲；另一根肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与钢丝绳端子113和肘关节2连接，用于驱动肘关节2的伸直，肘关节屈伸传动钢丝绳其中一根通过滑轮113导向，另外一根钢丝绳高度和第三大臂气动肌肉115平行，未经过滑轮导向，在两根钢丝绳共同作用下最终带动肘关节2做旋转运动。

如图4-5所示，肘关节2包括第一肘关节连接件22、角度传感器23、肘关节限位轴24、肘关节轴26及第二肘关节连接件28，其中肘关节轴26的两端通过第一轴承21和第二轴承29可转动地与右大臂侧板12和左大臂侧板19连接，且端部设有角度传感器23，第一肘关节连接件22和及第二肘关节连接件28分别通过第一平键25和第二平键27与肘关节轴26连接，且同步转动，肘关节轴26与肘关节屈伸驱动机构中的两根肘关节屈伸传动钢丝绳连接。

肘关节两端分别可连接角度位移传感器和编码器，其中角度位移传感器便于安装，体积小，编码器精度高，体积大。

肘关节2的屈伸运动由三根气动人工肌肉实现。当并排的两根气动肌肉(第一、第二大臂气动肌肉13、18)收缩的时候，会带动所连接的肘关节屈伸传动钢丝绳产生直线位移，通过导向滑轮最终传动至肘关节轴26变为旋转运动。肘关节2的回复由另外一侧单独的第三大臂气动肌肉115所驱动，当并排的两根气动肌肉放松的时候，同时另外一侧单独的第三大臂气动肌肉115进行收缩，使连接的肘关节屈伸传动钢丝绳产生直线位移，最终传动至肘关节轴26变为旋转运动。

如图6-7所示，小臂3包括臂基座32、第一小臂气动肌肉34、小臂支撑轴316、第二小臂气动肌肉317及第三小臂气动肌肉318，其中小臂基座32与肘关节2的第一肘关节连接件22和及第二肘关节连接件28连接，第一、第二、第三小臂气动肌肉34、317、318的一端固定连接在小臂基座32上，第一、第二小臂气动肌肉34、317的另一端与腕关节自旋驱动机构连接，第三小臂气动肌肉318的另一端与腕关节屈伸驱动机构连接，小臂支撑轴316的一端与小臂基座32连接，另一端与腕关节4连接。

所述腕关节自旋驱动机构包括两根腕关节自旋传动钢丝绳，两根腕关节自旋传动钢丝绳的一端均与腕关节4连接，另一端分别与第一小臂气动肌肉34和第二小臂气动肌肉317端部设有的小臂钢丝绳端子36连接。

所述腕关节屈伸驱动机构包括弹簧35、导向滑轮37、滑轮支架314、滑轮315及两根腕关节屈伸传动钢丝绳，其中导向滑轮37和滑轮315通过轴承安装在滑轮支架314，滑轮支架314通过销钉固定于小臂支撑轴316上，弹簧35的一端与调整端子33固定连接，调整端子33固定于小臂基座32上，调整端子33与调整端子螺栓31连接，两根腕关节屈伸传动钢丝绳的一端均与腕关节4连接，另一端分别与弹簧35和第三小臂气动肌肉318连接。

所述腕关节屈伸驱动机构通过两根腕关节屈伸传动钢丝绳驱动腕关节屈伸，形成欠驱动。

如图8-9所示，腕关节4包括自旋滑轮41、滚筒支撑座43、滚筒44、俯仰限位46、腕关节轴47、腕关节支架48、输出件49、俯仰滑轮410、角度传感器412、钢丝绳端子414、腕关节座418及五个腕部气动肌肉45，其中腕关节支架48与输出件49固定连接，输出件49与俯仰滑轮410螺纹连接，俯仰滑轮410通过平键连接于腕关节轴47上，腕关节轴47与腕关节基座418转动连接，自旋滑轮41与腕关节基座418固定连接；五个腕部气动肌肉45安装在腕关节支架48的两侧，且均与手指屈伸驱动机构连接，腕关节轴47上设有第一角度传感器412，可用于测量腕关节屈伸角度，腕关节座418上设有第二角度传感器417，可用于测量腕关节自旋角度。自旋滑轮41与腕关节自旋驱动机构中的两根腕关节自旋传动钢丝绳连接。俯仰滑轮410与腕关节屈伸驱动机构中的两根腕关节屈伸传动钢丝绳连接。

腕关节4共有两个自由度，分别用两个角度位移传感器测量旋转角度。其中第二角度传感器417用于测量自旋角度，第一角度传感器412用于测量屈伸旋转角度。

腕关节2的自旋运动由两根气动人工肌肉(第一小臂气动肌肉34和第二小臂气动肌肉317)驱动，由两根腕关节屈伸传动钢丝绳传动。一根腕关节屈伸传动钢丝绳的一端固定于自旋滑轮41上，另外一端通过钢丝绳端子固定于第一小臂气动肌肉34上；另外一根腕关节屈伸传动钢丝绳的两端分别固定于自旋滑轮41和第二小臂气动肌肉317上。当第一小臂气动肌肉34收缩运动时候，会带动腕关节屈伸传动钢丝绳产生直线运动最终传递至自旋滑轮41变为旋转运动，在第一小臂气动肌肉34收缩的同时，另外一端的腕关节屈伸传动钢丝绳开始放松，两根气动肌肉一根收缩，一根放松，以实现旋转回复运动。

腕关节2的屈伸运动由一根气动人工肌肉(第三小臂气动肌肉318)和一根弹簧35实现，由两根腕关节屈伸传动钢丝绳传动。一根腕关节屈伸传动钢丝绳的一端通过钢丝绳端子固定于第三小臂气动肌肉318上，另外一端固定在俯仰滑轮410上。另外一根腕关节屈伸传动钢丝绳一端固定于弹簧35的挂钩上，另外一端固定在俯仰滑轮410上。在腕关节2的静止状态下，弹簧35处于预张紧状态。当第三小臂气动肌肉318收缩时，带动腕关节屈伸传动钢丝绳产生位移，传动至俯仰滑轮410上变为旋转运动，同时弹簧35由于腕关节屈伸传动钢丝绳的传动，产生位移，张紧力越来越大，第三小臂气动肌肉318放松时，利用弹簧35的弹力实现回复。

如图10-11所示，手5包括结构相同的五个手指，每个手指有两个自由度，各手指均包括远指52、中指53、近指54、指基座55、手背56及手掌512，其中远指52和中指53固定连接，中指53和近指54转动连接，近指54通过指基座55固定于手背56上，近指54和近指基座55转动连接，中指53和近指54之间的关节处及近指54和指基座55之间的关节处均设有弹簧，形成欠驱动，手掌512与手背56连接。

所述手指屈伸驱动机构包括五个手指驱动导向滑轮及五根手指屈伸传动钢丝绳，其中五个手指驱动导向滑轮可转动地安装在手背56上，五根手指屈伸传动钢丝绳的一端分别与五个腕部气动肌肉45端部的腕部钢丝绳端子414连接，另一端分别贯穿指基座55及各手指后与远指54连接，五根手指屈伸传动钢丝绳分别通过五个手指驱动导向滑轮导向。手指屈伸驱动机构通过五根手指屈伸传动钢丝绳驱动手指屈伸，形成欠驱动；手指驱动导向滑轮包括同轴安装的大直径滑轮和小直径滑轮，每根手指屈伸传动钢丝绳分为两段，其中第一段的一端固定于手指的远指54上，另一端通过手指贯穿指基座55，连接在大直径滑轮上，第二段的一端固定于小直径滑轮上，另一端固定于腕部气动肌肉45，以此用来扩大腕部气动肌肉45的行程。因此，手指驱动导向滑轮不仅起导向作用，并且在机构中可以放大行程。

手指关节由五根腕部气动肌肉45驱动，五根手指屈伸传动钢丝绳传动。当五根腕部气动肌肉45收缩时，手指屈伸传动钢丝绳产生直线位移，通过滑轮进行位移放大，最终传动至手指关节实现手的抓握动作。每根手指的中指和近指关节之间有轻载弹簧，手指的近指和基指座之间有中轻载弹簧，当腕部气动肌肉45放松时，在弹簧回复力的作用下，手指从抓握状态变为伸展状态。

本发明的工作原理为：

本发明共使用了十一根气动人工肌肉，其中三根直径为20mm，自由负载为800N，作为肘关节2的驱动机构；其中三根直径为10mm，自由负载为300N，作为腕关节4的驱动机构；其中五根直径为5mm，自由负载为50N，作为手指关节的驱动机构。整个机构需要一个工控机对十一个比例压力阀，通过阀实现对气动肌肉的收缩控制。肘关节2可以屈伸运动，腕关节4可以屈伸和自旋运动，五个手指关节可以进行抓握动作。

所述的仿生手臂的长度按成年人手的大小进行设计，大臂小臂支撑零部件采用质量较轻、硬度较强的铝合金7075，在结构上会使整个系统更加轻盈。整个手部的手掌、手背、滑轮和手指均采用3D打印技术，由高韧性、耐酸碱的高精高韧液态树脂材料打印而成，所述仿生手臂共有八个关节自由度，十一根气动人工肌肉驱动。

本发明结构简单紧凑、采用新型驱动方式、柔性的传动、质量轻、成本低，模块化设计、易拆卸更换，具有集成度高、自由度多、小巧灵活、大小与成人手臂相仿且稳定性好等特点。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，包括：大臂(1)、肘关节(2)、小臂(3)、腕关节(4)、手(5)、肘关节屈伸驱动机构、腕关节屈伸驱动机构、腕关节自旋驱动机构及手指屈伸驱动机构，其中，

所述肘关节屈伸驱动机构安装在大臂(1)内，用于肘关节(2)的屈伸提供动力；

所述腕关节屈伸驱动机构安装在小臂(3)内，用于腕关节(4)屈伸提供动力，形成欠驱动；

所述腕关节自旋驱动机构安装在小臂(3)内，用于腕关节(4)自旋提供动力；

所述手指屈伸驱动机构安装在腕关节(4)内，用于五个手指的屈伸提供动力。

2.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述大臂(1)包括大臂基座(11)、右大臂侧板(12)、第一大臂气动肌肉(13)、大臂钢丝绳端子(16)、第二大臂气动肌肉(18)、左大臂侧板(19)、钢丝绳双头端子(110)及第三大臂气动肌肉(115)，其中右大臂侧板(12)和左大臂侧板(19)的一端均与大臂基座(11)连接，另一端均与所述肘关节(2)连接，第一、第二、第三大臂气动肌肉(13、18、115)的一端与大臂基座(11)连接，另一端均与所述肘关节屈伸驱动机构连接。

3.根据权利要求2所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述肘关节屈伸驱动机构包括滑轮支架(15)、大臂钢丝绳端子(16)、钢丝绳双头端子(110)、轴套(111)、滑轮轴(112)、滑轮(113)、滑轮固定座(114)及两根肘关节屈伸传动钢丝绳，其中滑轮支架(15)的两端分别与右大臂侧板(12)和左大臂侧板(19)连接，滑轮轴(112)固定在滑轮支架(15)上，滑轮(113)可转动地安装在滑轮轴(112)上，钢丝绳双头端子(110)与第一大臂气动肌肉(13)和第二大臂气动肌肉(18)的端部连接，大臂钢丝绳端子(16)与第三大臂气动肌肉(115)的端部连接，一根所述肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与所述钢丝绳双头端子(110)和肘关节(2)连接，用于驱动所述肘关节(2)的弯曲；另一根肘关节屈伸传动钢丝绳的两端分别与所述钢丝绳端子(113)和肘关节(2)连接，用于驱动所述肘关节(2)的伸直，两根所述肘关节屈伸传动钢丝绳均通过滑轮(113)导向。

4.根据权利要求2所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述肘关节(2)包括第一肘关节连接件(22)、角度传感器(23)、肘关节限位轴(24)、肘关节轴(26)及第二肘关节连接件(28)，其中肘关节轴(26)的两端可转动地与右大臂侧板(12)和左大臂侧板(19)连接，且端部设有角度传感器(23)，第一肘关节连接件(22)和及第二肘关节连接件(28)均与肘关节轴(26)连接，且同步转动，所述肘关节轴(26)与所述肘关节屈伸驱动机构连接。

5.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述小臂(3)包括臂基座(32)、第一小臂气动肌肉(34)、小臂支撑轴(316)、第二小臂气动肌肉(317)及第三小臂气动肌肉(318)，其中小臂基座(32)与所述肘关节(2)连接，第一、第二、第三小臂气动肌肉(34、317、318)的一端固定连接在小臂基座(32)上，第一、第二小臂气动肌肉(34、317)的另一端与所述腕关节自旋驱动机构连接，第三小臂气动肌肉(318)的另一端与所述腕关节屈伸驱动机构连接，小臂支撑轴(316)的一端与小臂基座(32)连接，另一端与腕关节(4)连接。

6.根据权利要求5所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述腕关节自旋驱动机构包括两根腕关节自旋传动钢丝绳，两根腕关节自旋传动钢丝绳的一端均与腕关节(4)连接，另一端分别与第一小臂气动肌肉(34)和第二小臂气动肌肉(317)端部设有的小臂钢丝绳端子(36)连接。

7.根据权利要求5所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述腕关节屈伸驱动机构包括弹簧(35)、导向滑轮(37)、滑轮支架(314)、滑轮(315)及两根腕关节屈伸传动钢丝绳，其中导向滑轮(37)和滑轮(315)通过轴承安装在滑轮支架(314)，滑轮支架(314)固定于小臂支撑轴(316)上，弹簧(35)的一端与调整端子(33)固定连接，调整端子(33)固定于小臂基座(32)上，调整端子(33)与调整端子螺栓(31)连接，两根所述腕关节屈伸传动钢丝绳的一端均腕关节(4)连接，另一端分别与弹簧(35)和第三小臂气动肌肉(318)连接。

8.根据权利要求1所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述腕关节(4)包括自旋滑轮(41)、滚筒支撑座(43)、滚筒(44)、俯仰限位(46)、腕关节轴(47)、腕关节支架(48)、输出件(49)、俯仰滑轮(410)、角度传感器(412)、钢丝绳端子(414)、腕关节座(418)及五个腕部气动肌肉(45)，其中腕关节支架(48)与输出件(49)固定连接，输出件(49)与俯仰滑轮(410)连接，俯仰滑轮(410)通过平键连接于腕关节轴(47)上，腕关节轴(47)与腕关节基座(418)转动连接，自旋滑轮(41)与腕关节基座(418)固定连接；五个腕部气动肌肉(45)安装在腕关节支架(48)的两侧，且均与所述手指屈伸驱动机构连接，腕关节轴(47)上设有第一角度传感器(412)，可用于测量腕关节屈伸角度，腕关节座(418)上设第二有角度传感器(417)，可用于测量腕关节自旋角度，自旋滑轮(41)用于与所述腕关节自旋驱动机构连接，俯仰滑轮(410)用于与所述腕关节屈伸驱动机构连接。

9.根据权利要求8所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述手(5)包括结构相同的五个手指，各手指均包括远指(52)、中指(53)、近指(54)、指基座(55)、手背(56)及手掌(512)，其中远指(52)和中指(53)固定连接，中指(53)和近指(54)转动连接，近指(54)通过指基座(55)固定于手背(56)上，近指(54)和近指基座(55)转动连接，中指(53)和近指(54)之间的关节处及近指(54)和指基座(55)之间的关节处均设有弹簧，形成欠驱动，手掌(512)与手背(56)连接。

10.根据权利要求9所述的气动人工肌肉驱动的仿生手臂，其特征在于，所述手指屈伸驱动机构包括五个手指驱动导向滑轮及五根手指屈伸传动钢丝绳，其中五个手指驱动导向滑轮可转动地安装在手背(56)上，五根手指屈伸传动钢丝绳的一端分别与五个所述腕部气动肌肉(45)连接，另一端分别贯穿指基座(55)及各手指与远指(54)连接，五根手指屈伸传动钢丝绳分别通过五个手指驱动导向滑轮导向。