CN206085032U - 一种新型仿生机械手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种新型仿生机械手臂，结构上采用气动人工肌肉作为驱动器，使其由肩关节、肘关节和腕关节组成的七自由度仿人机械手臂。肩部采用球绞形式，实现类人肩关节旋内/旋外、屈/伸及内收/外展三个自由度，旋转运动范围为‑39.5～39.5°，屈伸运动范围为‑44.5～44.5°，收展运动范围为0～35.0°；肘部和腕部均采用虎克铰形式，实现肘关节的屈/伸、旋内/旋外以及腕关节的内收/外展、屈/伸，其中肘关节旋转运动范围为‑39.5～39.5°，屈伸运动范围为‑60.5～32.5°；腕关节收展运动范围为‑70.5～70.5°，抬伸运动范围为‑39.5～39.5°。该手臂重量轻，受控性好，仿生程度高,能够很好地实现人类关节的柔顺运动。

Description

一种新型仿生机械手臂

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种新型仿生机械手臂。

背景技术

仿生机械手臂是机械制造与自动化领域机器人方向的研究热点。在康复辅助机器人、服务机器人、仿生机械等应用领域具有广阔的应用前景。目前仿生机械手臂以电机驱动为主，在关节柔性、动态刚度和能量密度等方面都难以满足使用要求。现今国内也有不少企业和研究所研制了气动肌肉仿生机械手臂，对气动肌肉的实际应用起到了很大的推动作，中国专利申请公布号CN 105150190 A，申请公布日2015.12.16，发明名称：基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，该发明公开了一种基于气动肌肉的六自由度仿生机械手臂，包括机架、肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌，其中上述肩关节、肘关节、腕关节及机械手掌依次连接固定在机架上，并采用气动肌肉作为驱动器，由滑轮组件实现关节的摆动和旋转。该发明体积小、柔性高、仿生程度高。但该专利技术存在缺少人类手臂一个自由度的不足。因为，人的手臂能够实现7个自由度，使得该专利技术仿生程度方面出现了折扣，降低了仿生动作的可靠性，因此，需要一种技术方案解决上述问题。

发明内容

针对以上现有技术的不足，本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种新型仿生机械手臂，使其实现七自由度仿生，仿生程度高、且仿生动作可靠。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种新型仿生机械手臂，主要由起固定支撑作用的机架1和手臂两部分组成，手臂包括肩关节2、气动人工肌肉3、上臂4、肘关节5、前臂6、腕关节7、手爪8，能够实现7个自由度，各自由度均由气动人工肌肉3驱动：机架1上安装有6根气动人工肌肉3，实现类人手臂肩关节2旋内/旋外、屈/伸及内收/外展的3个自由度；上臂4安装4根气动人工肌肉3，实现肘关节5屈/伸、旋内/旋外的2个自由度；前臂6安装4根气动人工肌肉3，实现腕关节7内收/外展、屈/伸的2个自由度。

本实用新型肩关节2包括肩关节连接件I21、肩关节连接件II22、球绞连接处23、前臂连接件I24，人类的肩关节2属于球窝关节，为全身最为复杂的关节之一，具有3个自由度。考虑到其控制的复杂性，采用自由度分解的方法，设计成球铰加回转关节。将肩关节2分解为两个关节，肩关节I和肩关节II。肩关节I通过顶端的滑轮带动手臂旋转运动，实现1个自由度。肩关节II通过球铰带动手臂实现屈伸和收展运动，实现2个自由度，使得肩关节2运动角度：旋转运动范围为-39.5～39.5°，屈伸运动范围为-44.5～44.5°，收展运动范围为0～35.0°。

本实用新型肘关节5包括上臂连接件I51、虎克绞十字交叉轴I52、上臂连接件II53、肘关节支撑杆安装孔54、肌肉安装销A、肌肉安装销B、肌肉安装销C、肌肉安装销D，肘关节5设计成2个旋转自由度，采用并联机构驱动，由于驱动方式的限制，虎克铰在机器人中的应用不是很常见。该手臂采用气动人工肌肉3作为驱动器，能够方便地对虎克铰进行控制，实现2个自由度的运动。肘关节5的驱动肌肉安装于上臂4，以减轻前臂6重量，肘关节5的运动角度为：旋转运动角度为-39.5～39.5°，屈伸运动角度为-60.5～32.5°。

本实用新型腕关节7包括手爪71、手爪连接件72、虎克绞十字交叉轴II73、前臂连接件II74、肌肉安装销A、肌肉安装销B、肌肉安装销C、肌肉安装销D，腕关节7设计同肘关节5相似，设计成2个旋转自由度，采用并联机构驱动。腕关节7驱动肌肉安装于前臂6，腕关节7运动角度为：收展运动角度为-70.5～70.5°，抬伸运动角度为-39.5～39.5°。

本实用新型手臂共有7个自由度，关节的驱动通过气动人工肌肉3的相互对抗实现，气动人工肌肉3包括气动肌肉301～316。其中腕关节7的2个自由度采用4根气动肌肉301～304驱动；肘关节5的2个自由度采用4根气动肌肉305～308驱动；肩关节2的3个自由度，其中对于肩关节2的旋转运动采用4根气动肌肉313～316驱动，屈伸运动采用4根气动肌肉309～312驱动，以求更加稳定地实现关节运动，因而肩关节2采用8根气动肌肉309～316驱动，由此气动回路由气源333、气动三联件332、回路1、回路2、回路3、回路4、气动肌肉309～316构成。

气动回路的连接关系为：气动三联件332的进口通过管路与气源333的出口连接，气动三联件332的出口通过管路连接后分为四路、分别与回路1、回路2、回路3、回路4相连接；回路1进口连接有两位三通电磁阀331，两位三通电磁阀331的出口通过管路分别连接有比例压力阀326、327，比例压力阀326的出口通过管路分别连接有气动肌肉313、314，比例压力阀327的出口通过管路分别连接有气动肌肉315、316；

回路2进口连接有两位三通电磁阀330，两位三通电磁阀330的出口通过管路分别连接有比例压力阀324、325，比例压力阀324的出口通过管路分别与气动肌肉309和两位四通电磁阀319的一个进口相连接，比例压力阀325的出口通过管路分别与气动肌肉312和两位四通电磁阀319的另一个进口相连接，两位四通电磁阀319的一个出口与气动肌肉310连接，另一个出口与气动肌肉311连接；

回路3进口连接有两位三通电磁阀329，两位三通电磁阀329的出口通过管路分别连接有比例压力阀322、323，比例压力阀322的出口通过管路分别与气动肌肉305和两位四通电磁阀318的一个进口相连接，比例压力阀323的出口通过管路分别与气动肌肉308和两位四通电磁阀318的另一个进口相连接，两位四通电磁阀318的一个出口与气动肌肉306连接，另一个出口与气动肌肉307连接；

回路4进口连接有两位三通电磁阀328，两位三通电磁阀328的出口通过管路分别连接有比例压力阀320、321，比例压力阀320的出口通过管路分别与气动肌肉301和两位四通电磁阀317的一个进口相连接，比例压力阀321的出口通过管路分别与气动肌肉304和两位四通电磁阀317的另一个进口相连接，两位四通电磁阀317的一个出口与气动肌肉302连接，另一个出口与气动肌肉303连接。

气源333是整个气动回路的动力源，气动三联件332是将空气过滤器、减压阀和油雾器三种气源处理元件组装在一起，用于进入气动回路的气源净化过滤和减压至回路供给额定的气源压力值；回路1和2为控制肩关节2的运动；回路3为控制肘关节5运动；回路4控制腕关节7运动。从而使得本实用新型手臂中每个关节的驱动都采用相对于人类拮抗肌的两对气动肌肉的对抗作用来实现。

回路1、回路2、回路3、回路4可独立工作，也可同时工作。回路1、回路2、回路3、回路4的开闭由两位三通电磁阀328～331控制，两位三通电磁阀328～331通电时，对应的回路工作，两位三通电磁阀328～331断电时，对应的回路不工作。比例压力阀320、321用于调节腕关节7的4根气动肌肉301～304内部压力值，比例压力阀322、323用于调节肘关节5的4根气动肌肉305～308内部压力值，比例压力阀324、325、326、327用于调节肩关节2的8根气动肌肉309～316内部压力值。

两位四通电磁阀317用于选择机械手臂手爪8的上下或左右移动，两位四通电磁阀318用于选择前臂6的弯曲或扭曲运动，两位四通电磁阀319用于选择整个机械手臂伸展或抬升运动。整个机械手臂肩关节2的旋转运动无需两位四通电磁阀控制。

当4个两位三通电磁阀328～331均得电时，对于回路1，比例压力阀326调节气动肌肉313、314，比例压力阀327调节气动肌肉315、316，改变两对气动肌肉313、314和气动肌肉315、316的工作压力，使得气动肌肉313、314和气动肌肉315、316的内部压力一对增加和另一对减少，从而带动整个机械手臂进行旋转运动；对于回路2，比例压力阀324调节气动肌肉309、310，比例压力阀325调节气动肌肉311、312，实现整个机械手臂的屈伸运动；对于回路3，比例压力阀322调节气动肌肉305、306，比例压力阀323调节气动肌肉307、308，实现前臂6的弯曲运动；对于回路4，比例压力阀320调节气动肌肉301、302，比例压力阀321调节气动肌肉303、304，实现机械手臂手爪8的上下运动。当所有两位四通电磁阀317、318、319失电时，可以分别实现肩关节2、肘关节5、腕关节7的其余运动。

本实用新型手臂的控制系统包括触摸屏334、Modbus总线335、USB2089数据采集卡336、A/D337、D/A338、角度传感器339、压力传感器340、比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344、气动人工肌肉3，其中比例压力阀组I341包括比例压力阀326、327，比例压力阀组II342包括比例压力阀324、325，比例压力阀组III343包括比例压力阀322、323，比例压力阀组IV344包括比例压力阀320、321。

本实用新型手臂的气动回路中共需控制8个比例压力阀320～327，同时为了提高整个手臂关节的控制精度，本实用新型手臂采用多个角度传感器339、压力传感器340分别测量和反馈关节的转角信号，以此构成位置闭环反馈控制系统。

其工作原理为：触摸屏334提供了人机交互平台，触摸屏334和USB2089数据采集卡336之间采用Modbus总线335通信协议，触摸屏334作为系统的上位机，USB2089数据采集卡336作为系统下位机，两者通过Modbus总线335的SCI通信电路进行实时通信；

USB2089数据采集卡336接收多个角度传感器339、压力传感器340发送的角度信号和压力信号，数据处理后经D/A338转换后输出，输出的压力值和角度值控制比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344，比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344输出压力信号调节所对应的两对气动人工肌肉3内部压力；

控制系统反馈的角度信号和压力信号经A/D337转换后输送到USB2089数据采集卡336，经过一定的PID和单神经元控制算法进行处理，USB2089数据采集卡336将处理后的数据经D/A338转换后控制比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344的比例压力阀320～327的开度，且开度根据D/A338转换电路输出电压的大小变化而变化，而控制整个机械手臂的各个关节，实现各关节的闭环反馈控制，使各关节产生相应的运动结果。

有益效果：本实用新型公开的一种新型仿生机械手臂，结构上采用气动人工肌肉作为驱动器，使其由肩关节、肘关节和腕关节组成的七自由度仿人机械手臂。肩部采用球绞形式，实现类人肩关节旋内/旋外、屈/伸及内收/外展三个自由度，旋转运动范围为-39.5～39.5°，屈伸运动范围为-44.5～44.5°，收展运动范围为0～35.0°；肘部和腕部均采用虎克铰形式，实现肘关节的屈/伸、旋内/旋外以及腕关节的内收/外展、屈/伸，其中肘关节旋转运动范围为-39.5～39.5°，屈伸运动范围为-60.5～32.5°；腕关节收展运动范围为-70.5～70.5°，抬伸运动范围为-39.5～39.5°。该手臂重量轻，受控性好，仿生程度高,能够很好地实现人类关节的柔顺运动。

附图说明

图1是本实用新型的关节基本驱动方式示意图；

图2是本实用新型手臂结构立体示意图；

图3是本实用新型肩关节结构立体示意图；

图4是本实用新型肘关节结构立体示意图；

图5是本实用新型腕关节结构立体示意图；

图6是本实用新型手臂的气动回路原理图；

图7是本实用新型控制系统原理框图。

图中：1-机架、2-肩关节、3-气动人工肌肉、4-上臂、5-肘关节、6-前臂、7-腕关节、8-手爪、21-肩关节连接件I、22-肩关节连接件II、23-球绞连接处、24-前臂连接件I、51-上臂连接件I、52-虎克绞十字交叉轴I、53-上臂连接件II、54-肘关节支撑杆安装孔、71-手爪、72-手爪连接件、73-虎克绞十字交叉轴II、74-前臂连接件II、A、B、C、D-肌肉安装销、301～316-气动肌肉、317～319-两位四通电磁阀、320～327-比例压力阀、328～331-两位三通电磁阀、332-气动三联件、333-气源、334-触摸屏、335-Modbus总线、336-USB2089数据采集卡、337-A/D、338-D/A、339-角度传感器、340-压力传感器、341-比例压力阀组I、342-比例压力阀组II、343-比例压力阀组III、344-比例压力阀组IV。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

如图1所示，本实用新型的关节基本驱动方式示意图，仿人手臂依据人手臂通过拮抗肌的伸长和收缩的相互对抗实现关节运动的生物学机理，使用类似于拮抗肌的一对气动肌肉并联相互对抗来驱动关节。

如图2所示，本实用新型所述的一种新型仿生机械手臂，主要由起固定支撑作用的机架1和手臂两部分组成，手臂包括肩关节2、气动人工肌肉3、上臂4、肘关节5、前臂6、腕关节7、手爪8，能够实现7个自由度，各自由度均由气动人工肌肉3驱动：机架1上安装有6根气动人工肌肉3，实现类人手臂肩关节2旋内/旋外、屈/伸及内收/外展的3个自由度；上臂4安装4根气动人工肌肉3，实现肘关节5屈/伸、旋内/旋外的2个自由度；前臂6安装4根气动人工肌肉3，实现腕关节7内收/外展、屈/伸的2个自由度。

如图3所示，本实用新型肩关节2包括肩关节连接件I21、肩关节连接件II22、球绞连接处23、前臂连接件I24，人类的肩关节2属于球窝关节，为全身最为复杂的关节之一，具有3个自由度。考虑到其控制的复杂性，采用自由度分解的方法，设计成球铰加回转关节。将肩关节2分解为两个关节，肩关节I和肩关节II。肩关节I通过顶端的滑轮带动手臂旋转运动，实现1个自由度。肩关节II通过球铰带动手臂实现屈伸和收展运动，实现2个自由度，使得肩关节2运动角度：旋转运动范围为-39.5～39.5°，屈伸运动范围为-44.5～44.5°，收展运动范围为0～35.0°。

如图4所示，本实用新型肘关节5包括上臂连接件I51、虎克绞十字交叉轴I52、上臂连接件II53、肘关节支撑杆安装孔54、肌肉安装销A、肌肉安装销B、肌肉安装销C、肌肉安装销D，肘关节5设计成2个旋转自由度，采用并联机构驱动，由于驱动方式的限制，虎克铰在机器人中的应用不是很常见。该手臂采用气动人工肌肉3作为驱动器，能够方便地对虎克铰进行控制，实现2个自由度的运动。肘关节5的驱动肌肉安装于上臂4，以减轻前臂6重量，肘关节5的运动角度为：旋转运动角度为-39.5～39.5°，屈伸运动角度为-60.5～32.5°。

如图5所示，本实用新型腕关节7包括手爪71、手爪连接件72、虎克绞十字交叉轴II73、前臂连接件II74、肌肉安装销A、肌肉安装销B、肌肉安装销C、肌肉安装销D，腕关节7设计同肘关节5相似，设计成2个旋转自由度，采用并联机构驱动。腕关节7驱动肌肉安装于前臂6，腕关节7运动角度为：收展运动角度为-70.5～70.5°，抬伸运动角度为-39.5～39.5°。

如图6所示，本实用新型手臂的气动回路原理图，本实用新型手臂共有7个自由度，关节的驱动通过气动人工肌肉3的相互对抗实现，气动人工肌肉3包括气动肌肉301～316。其中腕关节7的2个自由度采用4根气动肌肉301～304驱动；肘关节5的2个自由度采用4根气动肌肉305～308驱动；肩关节2的3个自由度，其中对于肩关节2的旋转运动采用4根气动肌肉313～316驱动，屈伸运动采用4根气动肌肉309～312驱动，以求更加稳定地实现关节运动，因而肩关节2采用8根气动肌肉309～316驱动，由此气动回路由气源333、气动三联件332、回路1、回路2、回路3、回路4、气动肌肉309～316构成。

气动回路的连接关系为：气动三联件332的进口通过管路与气源333的出口连接，气动三联件332的出口通过管路连接后分为四路、分别与回路1、回路2、回路3、回路4相连接；回路1进口连接有两位三通电磁阀331，两位三通电磁阀331的出口通过管路分别连接有比例压力阀326、327，比例压力阀326的出口通过管路分别连接有气动肌肉313、314，比例压力阀327的出口通过管路分别连接有气动肌肉315、316；

回路2进口连接有两位三通电磁阀330，两位三通电磁阀330的出口通过管路分别连接有比例压力阀324、325，比例压力阀324的出口通过管路分别与气动肌肉309和两位四通电磁阀319的一个进口相连接，比例压力阀325的出口通过管路分别与气动肌肉312和两位四通电磁阀319的另一个进口相连接，两位四通电磁阀319的一个出口与气动肌肉310连接，另一个出口与气动肌肉311连接；

回路3进口连接有两位三通电磁阀329，两位三通电磁阀329的出口通过管路分别连接有比例压力阀322、323，比例压力阀322的出口通过管路分别与气动肌肉305和两位四通电磁阀318的一个进口相连接，比例压力阀323的出口通过管路分别与气动肌肉308和两位四通电磁阀318的另一个进口相连接，两位四通电磁阀318的一个出口与气动肌肉306连接，另一个出口与气动肌肉307连接；

回路4进口连接有两位三通电磁阀328，两位三通电磁阀328的出口通过管路分别连接有比例压力阀320、321，比例压力阀320的出口通过管路分别与气动肌肉301和两位四通电磁阀317的一个进口相连接，比例压力阀321的出口通过管路分别与气动肌肉304和两位四通电磁阀317的另一个进口相连接，两位四通电磁阀317的一个出口与气动肌肉302连接，另一个出口与气动肌肉303连接。

气源333是整个气动回路的动力源，气动三联件332是将空气过滤器、减压阀和油雾器三种气源处理元件组装在一起，用于进入气动回路的气源净化过滤和减压至回路供给额定的气源压力值；回路1和2为控制肩关节2的运动；回路3为控制肘关节5运动；回路4控制腕关节7运动。从而使得本实用新型手臂中每个关节的驱动都采用相对于人类拮抗肌的两对气动肌肉的对抗作用来实现。

回路1、回路2、回路3、回路4可独立工作，也可同时工作。回路1、回路2、回路3、回路4的开闭由两位三通电磁阀328～331控制，两位三通电磁阀328～331通电时，对应的回路工作，两位三通电磁阀328～331断电时，对应的回路不工作。比例压力阀320、321用于调节腕关节7的4根气动肌肉301～304内部压力值，比例压力阀322、323用于调节肘关节5的4根气动肌肉305～308内部压力值，比例压力阀324、325、326、327用于调节肩关节2的8根气动肌肉309～316内部压力值。

两位四通电磁阀317用于选择机械手臂手爪8的上下或左右移动，两位四通电磁阀318用于选择前臂6的弯曲或扭曲运动，两位四通电磁阀319用于选择整个机械手臂伸展或抬升运动。整个机械手臂肩关节2的旋转运动无需两位四通电磁阀控制。

当4个两位三通电磁阀328～331均得电时，对于回路1，比例压力阀326调节气动肌肉313、314，比例压力阀327调节气动肌肉315、316，改变两对气动肌肉313、314和气动肌肉315、316的工作压力，使得气动肌肉313、314和气动肌肉315、316的内部压力一对增加和另一对减少，从而带动整个机械手臂进行旋转运动；对于回路2，比例压力阀324调节气动肌肉309、310，比例压力阀325调节气动肌肉311、312，实现整个机械手臂的屈伸运动；对于回路3，比例压力阀322调节气动肌肉305、306，比例压力阀323调节气动肌肉307、308，实现前臂6的弯曲运动；对于回路4，比例压力阀320调节气动肌肉301、302，比例压力阀321调节气动肌肉303、304，实现机械手臂手爪8的上下运动。当所有两位四通电磁阀317、318、319失电时，可以分别实现肩关节2、肘关节5、腕关节7的其余运动。

如图7所示，本实用新型手臂的控制系统原理框图，该控制系统包括触摸屏334、Modbus总线335、USB2089数据采集卡336、A/D337、D/A338、角度传感器339、压力传感器340、比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344、气动人工肌肉3，其中比例压力阀组I341包括比例压力阀326、327，比例压力阀组II342包括比例压力阀324、325，比例压力阀组III343包括比例压力阀322、323，比例压力阀组IV344包括比例压力阀320、321。

本实用新型手臂的气动回路中共需控制8个比例压力阀320～327，同时为了提高整个手臂关节的控制精度，本实用新型手臂采用多个角度传感器339、压力传感器340分别测量和反馈关节的转角信号，以此构成位置闭环反馈控制系统。

其工作原理为：触摸屏334提供了人机交互平台，触摸屏334和USB2089数据采集卡336之间采用Modbus总线335通信协议，触摸屏334作为系统的上位机，USB2089数据采集卡336作为系统下位机，两者通过Modbus总线335的SCI通信电路进行实时通信；

USB2089数据采集卡336接收多个角度传感器339、压力传感器340发送的角度信号和压力信号，数据处理后经D/A338转换后输出，输出的压力值和角度值控制比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344，比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344输出压力信号调节所对应的两对气动人工肌肉3内部压力；

控制系统反馈的角度信号和压力信号经A/D337转换后输送到USB2089数据采集卡336，经过一定的PID和单神经元控制算法进行处理，USB2089数据采集卡336将处理后的数据经D/A338转换后控制比例压力阀组I341、比例压力阀组II342、比例压力阀组III343、比例压力阀组IV344的比例压力阀320～327的开度，且开度根据D/A338转换电路输出电压的大小变化而变化，而控制整个机械手臂的各个关节，实现各关节的闭环反馈控制，使各关节产生相应的运动结果。

进一步，比例压力阀320～327选用日本SMC公司型号为VY110的比例压力阀，VY110是由电磁阀和减压阀组成的能控制压力和方向的复合型比例压力阀，它利用一个高速通断的两位三通电磁阀来控制减压阀的调压活塞的上腔压力，VY110处于工作状态时，允许通过的压力和电压控制信号成线性关系，即静态压力特性曲线是线性的；两位三通电磁阀328～331选用SMC公司型号为VT301产品的两位三通电磁阀，VT301使用压力范围为0～1.0MPa；气动三联件332的过滤器选用FESTO公司型号为LF-D-5M-MINI产品的过滤器,使用压力范围为0～12bar；气源333根据气动人工肌肉3最大使用压力为0.6MPa，选用日豹公司生产的型号为V-0.17/7空气压缩机作为供气装置，其最大压力为0.9MPa，排气量0.17m³/min。

进一步，USB2089数据采集卡336采用北京阿尔泰公司生产的型号为USB2089来实现整个控制系统的模拟信号和数字信号的输入、输出以及信号转换，USB2089是一款基于USB总线的数据采集卡，可直接与计算机的USB接口相连接，构成本实用新型的数据采集、波形分析和数据处理，USB2089数据采集卡设有14位的A/D转换器和12位的D/A转换器，可提供16路单端模拟信号输入，8路双端模拟信号输入，8路D/A模拟信号输出和8路数字信号输入、输出；A/D模拟信号的输入量程有±5V和±10V两种，本实用新型采用±5V；D/A输出量程有4种，本实用新型采用0～5V量程范围；角度传感器339采用上海江晶翔公司的精密角度位移传感器WDS36-3-V2；压力传感器340采用SMC公司型号为PSE530的压力传感器。

Claims (5)

1.一种新型仿生机械手臂，其特征在于：所述手臂共有7个自由度，关节的驱动通过气动人工肌肉(3)的相互对抗实现，所述气动人工肌肉(3)包括气动肌肉(301～316)；其中腕关节(7)的2个自由度采用4根气动肌肉(301～304)驱动；肘关节(5)的2个自由度采用4根气动肌肉(305～308)驱动；肩关节(2)的3个自由度，其中对于肩关节(2)的旋转运动采用4根气动肌肉(313～316)驱动，屈伸运动采用4根气动肌肉(309～312)驱动，所述肩关节(2)采用8根气动肌肉(309～316)驱动，由此气动回路由气源(333)、气动三联件(332)、回路(1)、回路(2)、回路(3)、回路(4)、气动肌肉(309～316)构成，其连接关系为：

所述气动三联件(332)的进口通过管路与气源(333)的出口连接，所述气动三联件(332)的出口通过管路连接后分为四路、分别与回路(1)、回路(2)、回路(3)、回路(4)相连接；所述回路(1)进口连接有两位三通电磁阀(331)，所述两位三通电磁阀(331)的出口通过管路分别连接有比例压力阀(326、327)，所述比例压力阀(326)的出口通过管路分别连接有气动肌肉(313、314)，所述比例压力阀(327)的出口通过管路分别连接有气动肌肉(315、316)；

所述回路(2)进口连接有两位三通电磁阀(330)，所述两位三通电磁阀(330)的出口通过管路分别连接有比例压力阀(324、325)，所述比例压力阀(324)的出口通过管路分别与气动肌肉(309)和两位四通电磁阀(319)的一个进口相连接，所述比例压力阀(325)的出口通过管路分别与气动肌肉(312)和两位四通电磁阀(319)的另一个进口相连接，所述两位四通电磁阀(319)的一个出口与气动肌肉(310)连接，另一个出口与气动肌肉(311)连接；

所述回路(3)进口连接有两位三通电磁阀(329)，所述两位三通电磁阀(329)的出口通过管路分别连接有比例压力阀(322、323)，所述比例压力阀(322)的出口通过管路分别与气动肌肉(305)和两位四通电磁阀(318)的一个进口相连接，所述比例压力阀(323)的出口通过管路分别与气动肌肉(308)和两位四通电磁阀(318)的另一个进口相连接，所述两位四通电磁阀(318)的一个出口与气动肌肉(306)连接，另一个出口与气动肌肉(307)连接；

所述回路(4)进口连接有两位三通电磁阀(328)，所述两位三通电磁阀(328)的出口通过管路分别连接有比例压力阀(320、321)，所述比例压力阀(320)的出口通过管路分别与气动肌肉(301)和两位四通电磁阀(317)的一个进口相连接，所述比例压力阀(321)的出口通过管路分别与气动肌肉(304)和两位四通电磁阀(317)的另一个进口相连接，所述两位四通电磁阀(317)的一个出口与气动肌肉(302)连接，另一个出口与气动肌肉(303)连接。

2.根据权利要求1所述一种新型仿生机械手臂，其特征在于：所述比例压力阀(320～327)选用SMC公司型号为VY110的比例压力阀。

3.根据权利要求1所述一种新型仿生机械手臂，其特征在于：所述两位三通电磁阀(328～331)选用SMC公司型号为VT301产品的两位三通电磁阀。

4.根据权利要求1所述一种新型仿生机械手臂，其特征在于：所述气动三联件(332)的过滤器选用FESTO公司型号为LF-D-5M-MINI产品的过滤器。

5.根据权利要求1所述一种新型仿生机械手臂，其特征在于：所述气源(333)选用日豹公司生产的型号为V-0.17/7空气压缩机作为供气装置。