CN207942400U - 基于气动肌肉的仿人腰椎系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基于气动肌肉的仿人腰椎系统，以气动肌肉模拟人的肌肉驱动腰椎的运动，具有完全模拟人的腰椎运动的功能。所述的仿人腰椎主要由多根多裂肌、腰小肌、半棘肌、椎骨、回旋肌、骨盆、回旋肌、腰大肌、腰方肌以及气动肌肉固定板，各肌肉协调运动实现腰关节的屈伸、收展和环转运动，本实用新型的仿人腰椎系统以气动肌肉驱动，具结构紧凑、清洁、防爆性能好，可用于教学和演示。

Description

基于气动肌肉的仿人腰椎系统

技术领域

本实用新型属于仿生机器人技术领域，具体涉及一种基于气动肌肉的仿人腰椎系统。

背景技术

人的腰椎起到支撑人体上半部分的作用，能够支持体重、传递力，同时能够进行前后的屈伸、左右的收展、环转运动，在运动过程中，由不同类型的力同时作用在其上面，因此腰椎要同时承受扭转、剪切、弯曲、拉伸、压缩等力中的一种或者多种作用力叠加的效果，因此研究腰椎及其相关肌肉，有助于设计更为合理的机器设备以及为腰椎疾病患者提供科学的锻炼康复依据，然而国内外基本没有这方面的研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述的实际需求，提供了一种基于气动肌肉的仿人腰椎系统，该系统结构紧凑，干净、防爆，具体技术方案如下：

一种基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，该系统包括气动肌肉第一层固定板1、多裂肌一2、气动肌肉第二层固定板3、多裂肌二4、气动肌肉第三层固定板5、腰小肌一6、腰小肌二7、腰小肌三8、腰小肌四9、半棘肌一10、椎骨一11、回旋肌一12、半棘肌二13、回旋肌二14、椎骨二15、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19、回旋肌三20、腰大肌一21、腰方肌一22、回旋肌四23、腰大肌二24、腰方肌二25、腰大肌三26、腰方肌三27、腰方肌四28、腰大肌四29、多裂肌三30、多裂肌四31、回旋肌五32、回旋肌六33；

其中，气动肌肉第一层固定板1、椎骨一11、气动肌肉第二层固定板3依次固定连接，所述的气动肌肉第二层固定板3与所述的椎骨二15的一端可转动连接，所述的椎骨二15的另一端与所述的气动肌肉第三层固定板5固定连接，所述的气动肌肉第三层固定板5与所述的椎骨三16的一端可转动连接，所述的椎骨三16的另一端与所述的气动肌肉第四层固定板17固定连接，所述的气动肌肉第四层固定板17与椎骨四18的一端可转动连接，椎骨四18的另一端与所述的骨盆19可转动连接；

所述的多裂肌一2、多裂肌二4、半棘肌一10、回旋肌一12、半棘肌二13、回旋肌二14的两端均分别与气动肌肉第一层固定板1、气动肌肉第三层固定板5可转动连接；所述的腰小肌一6、腰小肌二7、腰小肌三8、腰小肌四9两端均分别与气动肌肉第一层固定板1、骨盆19可转动连接；

所述的回旋肌三20、回旋肌四23两端均分别与气动肌肉第二层固定板3、气动肌肉第四层固定板17可转动连接；所述的腰大肌一21、腰方肌一22、腰大肌二24、腰方肌二25两端分别与气动肌肉第二层固定板3、骨盆19可转动连接；

腰大肌三26、腰方肌三27、腰方肌四28、腰大肌四29、多裂肌三30、多裂肌四31、回旋肌五32、回旋肌六33的两端均分别与所述的气动肌肉第三层固定板5、骨盆19可转动连接；

所有的气动肌肉的和骨头的连接位置均仿照人体结构布置。

进一步地，所述的气动肌肉第一层固定板1、气动肌肉第二层固定板3、气动肌肉第三层固定板5和气动肌肉第四层固定板17的形状要保证彼此之间的运动互不干涉。

进一步地，所述的可转动连接为球铰接。

进一步地，所述的固定连接为螺纹连接。

进一步地，所述的气动肌肉第一层固定板1、气动肌肉第二层固定板3、气动肌肉第三层固定板5和气动肌肉第四层固定板17均为空心壳体结构。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型利用多根气动肌肉模拟人的腰椎肌肉驱动腰椎关节，可以同时实现腰椎和骨盆多个关节在多个方向的运动；

(2)本实用新型利用气动肌肉驱动具有较大的功率/质量比、较好的柔顺性、结构紧凑等优点；

(3)本实用新型腰椎、骨盆均具有3个自由度，可以形象地模拟人腰椎可以实现的各种动作，有助于了解人腰椎的结构和人体腰椎每根肌肉在腰椎运动中的作用。

附图说明

图1是本实用新型的仿人腰椎系统的总体结构示意图；

图2是仿人腰椎系统的气动肌肉第一层固定板连接肌肉结构示意图；

图3是仿人腰椎系统的气动肌肉第二层固定板连接肌肉结构示意图；

图4是仿人腰椎系统的气动肌肉第三层固定板连接肌肉结构示意图；

图中，气动肌肉第一层固定板1、多裂肌一2、气动肌肉第二层固定板3、多裂肌二4、气动肌肉第三层固定板5、腰小肌一6、腰小肌二7、腰小肌三8、腰小肌四9、半棘肌一10、椎骨一11、回旋肌一12、半棘肌二13、回旋肌二14、椎骨二15、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19、回旋肌三20、腰大肌一21、腰方肌一22、回旋肌四23、腰大肌二24、腰方肌二25、腰大肌三26、腰方肌三27、腰方肌四28、腰大肌四29、多裂肌三30、多裂肌四31、回旋肌五32、回旋肌六33。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本实用新型，本实用新型的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、2、3、4所示，本实用新型一种基于气动肌肉仿人腰椎系统包括：气动肌肉第一层固定板1、多裂肌一2、气动肌肉第二层固定板3、多裂肌二4、气动肌肉第三层固定板5、腰小肌一6、腰小肌二7、腰小肌三8、腰小肌四9、半棘肌一10、椎骨一11、回旋肌一12、半棘肌二13、回旋肌二14、椎骨二15、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19、回旋肌三20、腰大肌一21、腰方肌一22、回旋肌四23、腰大肌二24、腰方肌二25、腰大肌三26、腰方肌三27、腰方肌四28、腰大肌四29、多裂肌三30、多裂肌四31、回旋肌五32、回旋肌六33；

其中，气动肌肉第一层固定板1、椎骨一11、气动肌肉第二层固定板3依次固定连接，气动肌肉第二层固定板3与椎骨二15的一端可转动连接，椎骨二15的另一端与气动肌肉第三层固定板5固定连接，气动肌肉第三层固定板5与椎骨三16的一端可转动连接，椎骨三16的另一端与气动肌肉第四层固定板17固定连接，气动肌肉第四层固定板17与椎骨四18的一端可转动连接，椎骨四18的另一端与骨盆19可转动连接；

多裂肌一2、多裂肌二4、半棘肌一10、回旋肌一12、半棘肌二13、回旋肌二14两端分别与气动肌肉第一层固定板1、气动肌肉第三层固定板5可转动连接，驱动气动肌肉第一层固定板1、椎骨一11、气动肌肉第二层固定板3、椎骨二15、气动肌肉第三层固定板5屈伸、收展和环转；

腰小肌一6、腰小肌二7、腰小肌三8、腰小肌四9两端分别与气动肌肉第一层固定板1、骨盆19可转动连接，驱动气动肌肉第一层固定板1、椎骨一11、气动肌肉第二层固定板3、椎骨二15、气动肌肉第三层固定板5、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19屈伸、收展和环转；

回旋肌三20、回旋肌四23两端分别与气动肌肉第二层固定板3、气动肌肉第四层固定板17可转动连接，驱动气动肌肉第二层固定板3、椎骨一11、椎骨二15、气动肌肉第三层固定板5、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17屈伸、收展；

腰大肌一21、腰方肌一22、腰大肌二24、腰方肌二25两端分别与气动肌肉第二层固定板3、骨盆19可转动连接，驱动气动肌肉第二层固定板3、椎骨一11、椎骨二15、气动肌肉第三层固定板5、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19屈伸、收展；

腰大肌三26、腰方肌三27、腰方肌四28、腰大肌四29、多裂肌三30、多裂肌四31、回旋肌五32、回旋肌六33两端分别与气动肌肉第三层固定板5、骨盆19可转动连接，驱动气动肌肉第三层固定板5、椎骨二15、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19屈伸、收展和环转。

气动肌肉第一层固定板1、气动肌肉第二层固定板3、气动肌肉第三层固定板5和气动肌肉第四层固定板17的形状要保证彼此之间的运动互不干涉，且为减轻重量，均为空心壳体结构。

上述的可转动连接为球铰接。

上述的固定连接为螺纹连接。

气动肌肉第一层固定板1、椎骨一11、气动肌肉第二层固定板3、椎骨二15、气动肌肉第三层固定板5、椎骨三16、气动肌肉第四层固定板17、椎骨四18、骨盆19最终屈伸、收展和环转为各肌肉协调驱动的最终效果。

本实用新型，通过控制各模拟人体腰椎肌肉的气动肌肉，实现仿人腰椎位姿的控制，可以动态形象的模拟人腰椎的动作，并且可以实现精确的轨迹控制。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为实用新型的优选实例而已，并不用于限制实用新型，尽管参照前述实例对实用新型进行了详细的说明，，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在实用新型的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，该系统包括气动肌肉第一层固定板(1)、多裂肌一(2)、气动肌肉第二层固定板(3)、多裂肌二(4)、气动肌肉第三层固定板(5)、腰小肌一(6)、腰小肌二(7)、腰小肌三(8)、腰小肌四(9)、半棘肌一(10)、椎骨一(11)、回旋肌一(12)、半棘肌二(13)、回旋肌二(14)、椎骨二(15)、椎骨三(16)、气动肌肉第四层固定板(17)、椎骨四(18)、骨盆(19)、回旋肌三(20)、腰大肌一(21)、腰方肌一(22)、回旋肌四(23)、腰大肌二(24)、腰方肌二(25)、腰大肌三(26)、腰方肌三(27)、腰方肌四(28)、腰大肌四(29)、多裂肌三(30)、多裂肌四(31)、回旋肌五(32)、回旋肌六(33)；

其中，气动肌肉第一层固定板(1)、椎骨一(11)、气动肌肉第二层固定板(3)依次固定连接，所述的气动肌肉第二层固定板(3)与所述的椎骨二(15)的一端可转动连接，所述的椎骨二(15)的另一端与所述的气动肌肉第三层固定板(5)固定连接，所述的气动肌肉第三层固定板(5)与所述的椎骨三(16)的一端可转动连接，所述的椎骨三(16)的另一端与所述的气动肌肉第四层固定板(17)固定连接，所述的气动肌肉第四层固定板(17)与椎骨四(18)的一端可转动连接，椎骨四(18)的另一端与所述的骨盆(19)可转动连接；

所述的多裂肌一(2)、多裂肌二(4)、半棘肌一(10)、回旋肌一(12)、半棘肌二(13)、回旋肌二(14)的两端均分别与气动肌肉第一层固定板(1)、气动肌肉第三层固定板(5)可转动连接；所述的腰小肌一(6)、腰小肌二(7)、腰小肌三(8)、腰小肌四(9)两端均分别与气动肌肉第一层固定板(1)、骨盆(19)可转动连接；

所述的回旋肌三(20)、回旋肌四(23)两端均分别与气动肌肉第二层固定板(3)、气动肌肉第四层固定板(17)可转动连接；所述的腰大肌一(21)、腰方肌一(22)、腰大肌二(24)、腰方肌二(25)两端分别与气动肌肉第二层固定板(3)、骨盆(19)可转动连接；

腰大肌三(26)、腰方肌三(27)、腰方肌四(28)、腰大肌四(29)、多裂肌三(30)、多裂肌四(31)、回旋肌五(32)、回旋肌六(33)的两端均分别与所述的气动肌肉第三层固定板(5)、骨盆(19)可转动连接；

所有的气动肌肉的和骨头的连接位置均仿照人体结构布置。

2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，所述的气动肌肉第一层固定板(1)、气动肌肉第二层固定板(3)、气动肌肉第三层固定板(5)和气动肌肉第四层固定板(17)的形状要保证彼此之间的运动互不干涉。

3.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，所述的可转动连接为球铰接。

4.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，所述的固定连接为螺纹连接。

5.根据权利要求1所述的基于气动肌肉的仿人腰椎系统，其特征在于，所述的气动肌肉第一层固定板(1)、气动肌肉第二层固定板(3)、气动肌肉第三层固定板(5)和气动肌肉第四层固定板(17)均为空心壳体结构。