CN108724163B - 一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂 - Google Patents

一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂，机械臂由固定支架、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手组成，肩关节配置有肩屈曲伸展、肩内收外展和大臂内旋外旋自由度，并且三个自由度的轴线相交于一点，肘关节配置有肘屈曲伸展自由度，腕关节配置有腕‑小臂旋前旋后、腕屈曲伸展和腕内收外展自由度，并且三个自由度的轴线相交于一点，机械臂的运动完全仿人。机械臂的每个自由度由一对气动肌肉拮抗驱动，使用鲍登线和钢丝绳进行传动。本发明仿人程度更高，传动系统更加简单，不同气动肌肉对之间力的耦合程度更低；气动肌肉的安装位置更加灵活，气动肌肉的排布更加紧凑，气动肌肉的预紧力可调。

Description

一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂
技术领域
本发明涉及一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂，属于机器人领域、仿生学领域。
背景技术
仿人机械臂可以应用于人机协作、医疗康复和娱乐休闲等领域，与人紧密合作完成生产任务，或者为人提供服务；仿人机械臂的结构和运动模式与人手臂的相类似，因此其行为是可以预期的，与之协作的人会感到更自然，人机协作效率更高。仿人机械臂要频繁的和人进行交互，所以机械臂在物理上必须是安全的，机械臂的运动必须是柔顺的。传统的仿人机械臂由伺服电机和减速器配合驱动，具有质量大，刚度高，功率质量比低等特点，不适合与人接触，人机协作的效率较低。
气动肌肉具有安全、柔顺、功率质量比大等特点，已被用于仿人机械臂的设计和控制。例如德国FESTO公司设计的ZAR5气动机器人，其机械手臂有7个自由度，具有肩、肘、腕关节和灵巧手，可以完成主从随动抓取任务；日本大阪大学设计的肌肉-骨骼机械臂，采用球形关节，由类人肌肉群驱动关节，可以复现示教动作；广州大学刘长红设计的基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂(中国发明专利，CN 105150190 A)，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转；浙江理工大学金英子设计的一种绳牵引和气动肌肉驱动的多自由度仿生机械手(中国发明专利，CN 104942791 A)，包括机械手机构，将动力传递给机械手机构的绳牵引系统等，然而，现有的气动肌肉驱动的仿人机械臂存在仿人程度不高，传动系统复杂等问题，使得机械臂的运动不自然，也加大了机械臂的控制难度。
发明内容
本发明的目的是针对上述背景技术的不足之处，提供了一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂；该机械臂具有仿人程度高，传动系统的结构简单，气动肌肉的安装位置灵活，安全，柔顺和易于控制等特点。
本发明所采用的技术方案如下：
本发明采用仿生驱动方式配置机械臂的自由度，并设计每个自由度的驱动方案。
仿人机械臂共有七个自由度，肩关节有三个自由度，由固定支架到大臂方向依次为肩屈曲伸展自由度、肩内收外展自由度和大臂内旋外旋自由度，并且这三个自由度的轴线相交于一点，肘关节有一个自由度，即肘屈曲伸展自由度，腕关节有三个自由度，由小臂到手方向依次为腕-小臂旋前旋后自由度、腕屈曲伸展自由度和腕内收外展自由度，并且这三个自由度的轴线相交于一点；机械臂各关节自由度的配置与人手臂的一致，并且肩关节三个自由度的轴线相交于一点，腕关节三个自由度的轴线相交于一点，这使得机械臂各关节的运动完全仿人。
仿人机械臂安装在固定支架上，固定支架呈口字型，固定支架上端固定有带座轴承，固定支架边沿固定有鲍登线限位板，三对气动肌肉竖直的固定在固定支架的底部。
仿人机械臂的肩关节、肘关节和腕关节具有相似的关节囊和关节头结构，关节头可以在关节囊内旋转运动，各关节结构如下：
肩关节主要包括肩屈曲伸展转轴、肩关节囊、肩关节头和大臂内旋外旋转轴；肩屈曲伸展转轴插入带座轴承，带座轴承固定在固定支架上，肩屈曲伸展转轴上固定有肩屈曲伸展传动盘，用钢丝绳连接肩屈曲伸展传动盘和固定支架上的一对气动肌肉，实现肩屈曲伸展自由度的转动；肩关节囊固定在肩屈曲伸展转轴上，肩关节囊呈Y型，肩关节头可以在肩关节囊内旋转运动，肩关节头呈圆柱形，上面有U型线槽，用鲍登线连接肩关节头和固定支架上的一对气动肌肉，实现肩内收外展自由度的转动；大臂内旋外旋转轴连接在肩关节头上，并可以绕其轴心旋转，大臂内旋外旋转轴上固定有大臂内旋外旋传动盘和两对气动肌肉，用鲍登线连接大臂内旋外旋传动盘和固定支架上的一对气动肌肉，实现大臂内旋外旋自由度的转动。
肘关节主要包括肘关节囊和肘关节头；肘关节囊固定在大臂内旋外旋转轴上，肘关节囊呈Y型，肘关节头可以在肘关节囊内旋转运动，肘关节头呈圆柱形，上面有U型线槽，用钢丝绳连接肘关节头和大臂内旋外旋转轴上的一对气动肌肉，实现肘屈曲伸展自由度的转动。
腕关节主要包括腕-小臂旋前旋后转轴、腕关节囊、腕关节头和腕内收外展转轴；腕-小臂旋前旋后转轴连接在肘关节头上，并可以绕其轴心旋转，腕-小臂旋前旋后转轴上固定有腕-小臂旋前旋后传动盘和两对气动肌肉，用鲍登线连接腕-小臂旋前旋后传动盘和大臂内旋外旋转轴上的一对气动肌肉，实现腕-小臂旋前旋后自由度的转动；腕关节囊固定在腕-小臂旋前旋后转轴上，腕关节囊呈Y型，腕关节头可在腕关节囊内旋转运动，腕关节头呈圆柱形，上面有U型线槽，用钢丝绳连接腕关节头和腕-小臂旋前旋后转轴上的一对气动肌肉，实现腕屈曲伸展自由度的转动；腕内收外展转轴连接在腕关节头上，并可以绕其轴心旋转，用鲍登线连接腕内收外展转轴和腕-小臂旋前旋后转轴上的一对气动肌肉，实现腕内收外展自由度的转动；腕内收外展转轴上固定有手腕连杆，手固定在手腕连杆上。
仿人机械臂的每个自由度由一对气动肌肉拮抗驱动，驱动肩关节各自由度的气动肌肉对固定在固定支架上，驱动肘屈曲伸展自由度的气动肌肉对和驱动腕-小臂旋前旋后自由度的气动肌肉对固定在大臂上，驱动腕屈曲伸展自由度的气动肌肉对和驱动腕内收外展自由度的气动肌肉对固定在小臂上；使用鲍登线和钢丝绳进行传动，鲍登线由鲍登线套管和鲍登线线芯组成，鲍登线套管可以灵活的固定在各关节的关节头、关节囊以及鲍登线限位板上，鲍登线线芯沿着鲍登线套管方向运动，可以改变气动肌肉输出拉力的方向，从而使气动肌肉的安装位置更加灵活，气动肌肉的排布更加紧凑，当气动肌肉输出拉力的方向无需改变时，使用钢丝绳进行传动。
除上述部分外，在气动肌肉的末端配置吊环和螺母，吊环可以配合螺母沿气动肌肉轴向移动，并且可以360度旋转；鲍登线和钢丝绳固定在吊环上，旋转螺母实现对气动肌肉预紧力的调节。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1、肩关节由固定支架到大臂方向依次为肩屈曲伸展、肩内收外展和大臂内旋外旋自由度，这三个自由度的轴线相交于一点，机械臂的大臂可以像人的一样内旋和外旋，腕关节腕-小臂旋前旋后自由度、腕屈曲伸展自由度和腕内收外展自由度的轴线相交于一点，机械臂各关节的运动完全仿人。
2、采用鲍登线进行传动，一对气动肌肉仅驱动一个自由度，不同气动肌肉对之间力的耦合程度更低，传动系统的结构更加简单，使得对机械臂的控制更加容易。
3、鲍登线的安装位置灵活，且可以改变气动肌肉输出拉力的方向，因而气动肌肉的安装位置更加灵活，气动肌肉的排布更加紧凑，机械臂的结构更加简单。
4、气动肌肉的末端装配有吊环和螺母，两者组成调节机构，可以调节气动肌肉的预紧力。
附图说明
图1为气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂结构示意图；
图2为固定支架结构示意图；
图3为肩关节结构示意图；
图4为气动肌肉驱动肩关节运动示意图；
图5为气动肌肉驱动肘关节运动示意图；
图6为气动肌肉驱动腕关节运动示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明，但本发明不局限于以下实施例。
本发明采用的技术方案为一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂，机械臂的肩关节、肘关节和腕关节都由气动肌肉驱动，驱动肩关节运动的气动肌肉包括气动肌肉a(4.1)、气动肌肉b(4.2)和气动肌肉c(4.3)，驱动肘关节运动的气动肌肉包括气动肌肉d(13.1)，驱动腕关节运动的气动肌肉包括气动肌肉e(13.2)、气动肌肉f(18.1)和气动肌肉g(18.2)。
固定支架(1)呈口字型，固定支架(1)上端固定有带座轴承(2)，固定支架(1)边缘处固定有鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)，气动肌肉a(4.1)、气动肌肉b(4.2)和气动肌肉c(4.3)竖直固定在固定支架(1)的底部。
肩关节包括肩屈曲伸展转轴(5)、肩关节囊(8)、肩关节头(9)和大臂内旋外旋转轴(11)；肩屈曲伸展转轴(5)插入带座轴承(2)，带座轴承(2)固定在固定支架(1)上，肩屈曲伸展转轴(5)上固定有肩屈曲伸展传动盘(6)，钢丝绳a(7.1)的一端缠绕在肩屈曲伸展传动盘(6)上，钢丝绳a(7.1)的另一端连接气动肌肉a(4.1)，实现肩屈曲伸展自由度(26)的转动；肩关节囊(8)固定在肩屈曲伸展转轴(5)上，肩关节囊(8)呈Y型，肩关节头(9)能够在肩关节囊(8)内旋转运动，肩关节头(9)呈圆柱形，肩关节头(9)上设有U型线槽，用鲍登线a(10.1)穿过肩关节囊(8)、鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)上的鲍登线限位孔，连接肩关节头(9)和气动肌肉b(4.2)，实现肩内收外展自由度(27)的转动；大臂内旋外旋转轴(11)连接在肩关节头(9)上，大臂内旋外旋转轴(11)能够绕轴心旋转，大臂内旋外旋转轴(11)上固定有大臂内旋外旋传动盘(12)、气动肌肉d(13.1)和气动肌肉e(13.2)，用鲍登线b(10.2)穿过肩关节头(9)、肩关节囊(8)、鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)上的鲍登线限位孔，连接大臂内旋外旋传动盘(12)和气动肌肉c(4.3)，实现大臂内旋外旋自由度(28)的转动。
肘关节包括肘关节囊(14)和肘关节头(15)；肘关节囊(14)固定在大臂内旋外旋转轴(11)上，肘关节囊(14)呈Y型，肘关节头(15)能够在肘关节囊(14)内作旋转运动，肘关节头(15)呈圆柱形，肘关节头(15)上面设有U型线槽；钢丝绳b(7.2)的一端缠绕在肘关节头(15)上，钢丝绳b(7.2)的另一端通过吊环(24)和螺母(25)连接气动肌肉d(13.1)，实现肘屈曲伸展自由度(29)的转动。
腕关节主要包括腕-小臂旋前旋后转轴(16)、腕关节囊(19)、腕关节头(20)和腕内收外展转轴(21)；腕-小臂旋前旋后转轴(16)连接在肘关节头(15)上，腕-小臂旋前旋后转轴(16)能够绕轴心旋转，腕-小臂旋前旋后转轴(16)上固定有腕-小臂旋前旋后传动盘(17)、气动肌肉f(18.1)和气动肌肉g(18.2)，用鲍登线c(10.3)穿过肘关节头(15)和肘关节囊(14)上的鲍登线限位孔，连接腕-小臂旋前旋后传动盘(17)和气动肌肉e(13.2)，实现腕-小臂旋前旋后自由度(30)的转动；腕关节囊(19)固定在腕-小臂旋前旋后转轴(16)上，腕关节囊(19)呈Y型，腕关节头(20)在腕关节囊(19)内旋转运动，腕关节头(20)呈圆柱形，腕关节头(20)上面有U型线槽，钢丝绳c(7.3)的一端缠绕在腕关节头(20)上，钢丝绳c(7.3)的另一端连接气动肌肉f(18.1)，实现腕屈曲伸展自由度(31)的转动；腕内收外展转轴(21)连接在腕关节头(20)上，腕内收外展转轴(21)可以绕轴心旋转，用鲍登线d(10.4)穿过腕关节头(20)和腕关节囊(19)上的鲍登线限位孔，连接腕内收外展转轴(21)和气动肌肉g(18.2)，实现腕内收外展自由度(32)的转动；腕内收外展转轴(21)上固定有手腕连杆(22)，手(23)固定在手腕连杆(22)上。
气动肌肉的末端有吊环(24)和螺母(25)，吊环(24)能够配合螺母(25)沿气动肌肉轴向移动，并且绕360度旋转；鲍登线a(10.1)、鲍登线b(10.2)、鲍登线c(10.3)、鲍登线d(10.4)、钢丝绳a(7.1)、钢丝绳b(7.2)和钢丝绳c(7.3)都固定在吊环(24)上，从而分别连接在气动肌肉b(4.2)、气动肌肉c(4.3)、气动肌肉e(13.2)、气动肌肉g(18.2)、气动肌肉a(4.1)、气动肌肉d(13.1)和气动肌肉f(18.1)上，旋转螺母(25)实现对气动肌肉预紧力的调节。
仿人机械臂的每个自由度由一对气动肌肉拮抗驱动。当气动肌肉a(4.1)收缩时，与气动肌肉a(4.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳a(7.1)牵引肩屈曲伸展传动盘(6)旋转，使得肩屈曲伸展转轴(5)绕轴心旋转，实现肩关节伸展运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现肩屈曲伸展自由度(26)的转动；当气动肌肉b(4.2)收缩时，与气动肌肉b(4.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线a(10.1)牵引肩关节头(9)在肩关节囊(8)内旋转，实现肩关节内收运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现肩内收外展自由度(27)的转动；当气动肌肉c(4.3)收缩时，与气动肌肉c(4.3)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线b(10.2)牵引大臂内旋外旋传动盘(12)旋转，使得大臂内旋外旋转轴(11)绕轴心旋转，实现大臂内旋运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现大臂内旋外旋自由度(28)的转动；当气动肌肉d(13.1)收缩时，与气动肌肉d(13.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳b(7.2)牵引肘关节头(15)在肘关节囊(14)内旋转，实现肘关节屈曲运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现肘屈曲伸展自由度(29)的转动；当气动肌肉e(13.2)收缩时，与气动肌肉e(13.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线c(10.3)牵引腕-小臂旋前旋后传动盘(17)旋转，使得腕-小臂旋前旋后转轴(16)绕轴心旋转，实现腕-小臂旋前运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现腕-小臂旋前旋后自由度(30)的转动；当气动肌肉f(18.1)收缩时，与气动肌肉f(18.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳c(7.3)牵引腕关节头(20)在腕关节囊(19)内旋转，实现腕关节屈曲运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现腕屈曲伸展自由度(31)的转动；当气动肌肉g(18.2)收缩时，与气动肌肉g(18.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线d(10.4)牵引牵引腕内收外展转轴(21)绕轴心旋转，实现腕关节外展运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现腕内收外展自由度(32)的转动；一对气动肌肉仅驱动一个自由度，不同气动肌肉对之间力的耦合程度更低，传动系统的结构更加简单，使得对机械臂的控制更加容易。

Claims (2)

1.一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂，其特征在于：机械臂的肩关节、肘关节和腕关节都由气动肌肉驱动，驱动肩关节运动的气动肌肉包括气动肌肉a(4.1)、气动肌肉b(4.2)和气动肌肉c(4.3)，驱动肘关节运动的气动肌肉包括气动肌肉d(13.1)，驱动腕关节运动的气动肌肉包括气动肌肉e(13.2)、气动肌肉f(18.1)和气动肌肉g(18.2)；
固定支架(1)呈口字型，固定支架(1)上端固定有带座轴承(2)，固定支架(1)边缘处固定有鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)，气动肌肉a(4.1)、气动肌肉b(4.2)和气动肌肉c(4.3)竖直固定在固定支架(1)的底部；
肩关节包括肩屈曲伸展转轴(5)、肩关节囊(8)、肩关节头(9)和大臂内旋外旋转轴(11)；肩屈曲伸展转轴(5)插入带座轴承(2)，带座轴承(2)固定在固定支架(1)上，肩屈曲伸展转轴(5)上固定有肩屈曲伸展传动盘(6)，钢丝绳a(7.1)的一端缠绕在肩屈曲伸展传动盘(6)上，钢丝绳a(7.1)的另一端连接气动肌肉a(4.1)，实现肩屈曲伸展自由度(26)的转动；肩关节囊(8)固定在肩屈曲伸展转轴(5)上，肩关节囊(8)呈Y型，肩关节头(9)能够在肩关节囊(8)内旋转运动，肩关节头(9)呈圆柱形，肩关节头(9)上设有U型线槽，用鲍登线a(10.1)穿过肩关节囊(8)、鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)上的鲍登线限位孔，连接肩关节头(9)和气动肌肉b(4.2)，实现肩内收外展自由度(27)的转动；大臂内旋外旋转轴(11)连接在肩关节头(9)上，大臂内旋外旋转轴(11)能够绕轴心旋转，大臂内旋外旋转轴(11)上固定有大臂内旋外旋传动盘(12)、气动肌肉d(13.1)和气动肌肉e(13.2)，用鲍登线b(10.2)穿过肩关节头(9)、肩关节囊(8)、鲍登线限位板a(3.1)、鲍登线限位板b(3.2)和鲍登线限位板c(3.3)上的鲍登线限位孔，连接大臂内旋外旋传动盘(12)和气动肌肉c(4.3)，实现大臂内旋外旋自由度(28)的转动；
肘关节包括肘关节囊(14)和肘关节头(15)；肘关节囊(14)固定在大臂内旋外旋转轴(11)上，肘关节囊(14)呈Y型，肘关节头(15)能够在肘关节囊(14)内作旋转运动，肘关节头(15)呈圆柱形，肘关节头(15)上面设有U型线槽；钢丝绳b(7.2)的一端缠绕在肘关节头(15)上，钢丝绳b(7.2)的另一端通过吊环(24)和螺母(25)连接气动肌肉d(13.1)，实现肘屈曲伸展自由度(29)的转动；
腕关节主要包括腕-小臂旋前旋后转轴(16)、腕关节囊(19)、腕关节头(20)和腕内收外展转轴(21)；腕-小臂旋前旋后转轴(16)连接在肘关节头(15)上，腕-小臂旋前旋后转轴(16)能够绕轴心旋转，腕-小臂旋前旋后转轴(16)上固定有腕-小臂旋前旋后传动盘(17)、气动肌肉f(18.1)和气动肌肉g(18.2)，用鲍登线c(10.3)穿过肘关节头(15)和肘关节囊(14)上的鲍登线限位孔，连接腕-小臂旋前旋后传动盘(17)和气动肌肉e(13.2)，实现腕-小臂旋前旋后自由度(30)的转动；腕关节囊(19)固定在腕-小臂旋前旋后转轴(16)上，腕关节囊(19)呈Y型，腕关节头(20)在腕关节囊(19)内旋转运动，腕关节头(20)呈圆柱形，腕关节头(20)上面有U型线槽，钢丝绳c(7.3)的一端缠绕在腕关节头(20)上，钢丝绳c(7.3)的另一端连接气动肌肉f(18.1)，实现腕屈曲伸展自由度(31)的转动；腕内收外展转轴(21)连接在腕关节头(20)上，腕内收外展转轴(21)绕轴心旋转，用鲍登线d(10.4)穿过腕关节头(20)和腕关节囊(19)上的鲍登线限位孔，连接腕内收外展转轴(21)和气动肌肉g(18.2)，实现腕内收外展自由度(32)的转动；腕内收外展转轴(21)上固定有手腕连杆(22)，手(23)固定在手腕连杆(22)上；
气动肌肉f(18.1)和气动肌肉g(18.2)的末端有吊环(24)和螺母(25)，吊环(24)能够配合螺母(25)沿气动肌肉轴向移动，并且绕360度旋转；
鲍登线a(10.1)、鲍登线b(10.2)、鲍登线c(10.3)、鲍登线d(10.4)、钢丝绳a(7.1)、钢丝绳b(7.2)和钢丝绳c(7.3)都固定在吊环(24)上，从而分别连接在气动肌肉b(4.2)、气动肌肉c(4.3)、气动肌肉e(13.2)、气动肌肉g(18.2)、气动肌肉a(4.1)、气动肌肉d(13.1)和气动肌肉f(18.1)上，旋转螺母(25)实现对气动肌肉预紧力的调节。
2.根据权利要求1所述的一种气动肌肉驱动的七自由度仿人机械臂，其特征在于：仿人机械臂的每个自由度由一对气动肌肉拮抗驱动；当气动肌肉a(4.1)收缩时，与气动肌肉a(4.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳a(7.1)牵引肩屈曲伸展传动盘(6)旋转，使得肩屈曲伸展转轴(5)绕轴心旋转，实现肩关节伸展运动，一对气动肌肉拮抗驱动即实现肩屈曲伸展自由度(26)的转动；当气动肌肉b(4.2)收缩时，与气动肌肉b(4.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线a(10.1)牵引肩关节头(9)在肩关节囊(8)内旋转，实现肩关节内收运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现肩内收外展自由度(27)的转动；当气动肌肉c(4.3)收缩时，与气动肌肉c(4.3)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线b(10.2)牵引大臂内旋外旋传动盘(12)旋转，使得大臂内旋外旋转轴(11)绕轴心旋转，实现大臂内旋运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现大臂内旋外旋自由度(28)的转动；当气动肌肉d(13.1)收缩时，与气动肌肉d(13.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳b(7.2)牵引肘关节头(15)在肘关节囊(14)内旋转，实现肘关节屈曲运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现肘屈曲伸展自由度(29)的转动；当气动肌肉e(13.2)收缩时，与气动肌肉e(13.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线c(10.3)牵引腕-小臂旋前旋后传动盘(17)旋转，使得腕-小臂旋前旋后转轴(16)绕轴心旋转，实现腕-小臂旋前运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现腕-小臂旋前旋后自由度(30)的转动；当气动肌肉f(18.1)收缩时，与气动肌肉f(18.1)拮抗的气动肌肉舒张，钢丝绳c(7.3)牵引腕关节头(20)在腕关节囊(19)内旋转，实现腕关节屈曲运动，一对气动肌肉拮抗驱动即可实现腕屈曲伸展自由度(31)的转动；当气动肌肉g(18.2)收缩时，与气动肌肉g(18.2)拮抗的气动肌肉舒张，鲍登线d(10.4)牵引腕内收外展转轴(21)绕轴心旋转，实现腕关节外展运动，一对气动肌肉拮抗驱动即实现腕内收外展自由度(32)的转动；一对气动肌肉仅驱动一个自由度，不同气动肌肉对之间力的耦合程度更低，传动系统的结构更加简单，使得对机械臂的控制更加容易。
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