一種基于氣動肌肉仿人下肢的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)，以氣動肌肉模擬人的肌肉驅(qū)動髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腳趾的運動，具有完全模擬人的下肢運動的功能。所述的仿人下肢主要由骨盆、股骨、腓骨、腳底板、腳趾、球鉸、氣動肌肉以及氣動肌肉固定板組成。模擬臀大肌、內(nèi)收肌、髂腰肌、閉孔內(nèi)肌、梨狀肌等作用的氣動肌肉驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞垂直軸、矢狀軸、冠狀軸的旋轉(zhuǎn)；股直肌、大腿后側(cè)肌群、股薄肌、股二頭肌驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞垂直軸、冠狀軸的旋轉(zhuǎn)；小腿三頭肌、前群肌、外側(cè)群肌驅(qū)動踝關(guān)節(jié)繞矢狀軸、冠狀軸的旋轉(zhuǎn)；拇長屈肌、拇長伸肌、趾長屈肌、趾長伸肌驅(qū)動五個腳趾屈和伸。本發(fā)明以氣動肌肉驅(qū)動，具有結(jié)構(gòu)緊湊、清潔、防爆性能好的特點，可用于教學(xué)和演示。
【專利說明】—種基于氣動肌肉仿人下肢
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于仿生機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種模擬人的下肢結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]人的下肢能夠適應(yīng)各種路況，其具有別的地面推進(jìn)方式所具有的是優(yōu)越性，因此作為機(jī)器人研究的一個重要方向。
[0003]雖然目前研究電機(jī)驅(qū)動仿人下肢機(jī)器人已經(jīng)很成熟，但是考慮到氣動肌肉具有很高的功率/質(zhì)量比、其位置控制僅受壓力單個因素影響，以及類似于人類肌肉的柔順性等優(yōu)點。特別是膝關(guān)節(jié)由一個電機(jī)驅(qū)動，完全不能夠模擬人體下肢真實的運動機(jī)理，同時研究人的下肢的行走機(jī)理，可以更好的開發(fā)相應(yīng)的產(chǎn)品以滿足社會和市場的需要，如外骨骼仿人下肢可以很好的應(yīng)用于幫助下肢癱患者行走和相應(yīng)的下肢疾病患者鍛煉下肢。雖然目前已經(jīng)研究了一些關(guān)于氣動肌肉仿人機(jī)器人和氣動肌肉外骨骼的裝置和設(shè)備，但是大部分局限于一組對拉氣動肌肉驅(qū)動或者兩組四根氣動肌肉對拉的形式，僅僅可以實現(xiàn)簡單的動作，不能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)空間多個方向姿態(tài)的控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供了一種基于氣動肌肉仿人下肢，本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，干凈、防爆等。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:一種基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)，它包括:股二頭肌、梨狀肌、大腿后側(cè)肌群、臀大肌、骨盆、髂腰肌、閉孔內(nèi)肌、內(nèi)收肌、股骨、股薄肌、股直肌、驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板、驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板、趾長屈肌、拇長屈肌、小腿三頭肌、腓骨、腳底板、趾長伸肌、外側(cè)群肌、前群肌、拇長伸肌、大腳趾、小腳趾、驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸、氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓、M12螺帽、固定鋼絲繩螺栓、空氣組合元件、壓力表、氣動高速開關(guān)閥、拉線式編碼器、數(shù)據(jù)采集卡、計算機(jī)、PWM波形發(fā)生器FPGA板卡、隔離與放大電路。其中，骨盆固定在臺架上，股骨通過桿端關(guān)節(jié)軸承與骨盆相連，另一端通過螺紋連接的方式與髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板相連，臀大肌、內(nèi)收肌(恥骨肌、長收肌、短收肌)、髂腰肌、閉孔內(nèi)肌、梨狀肌一端通過鋼絲繩與骨盆相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板相連；臀大肌和內(nèi)收肌(恥骨肌、長收肌、短收肌)分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板內(nèi)、外驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞矢狀軸的旋轉(zhuǎn)，髂腰肌連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板前驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，閉孔內(nèi)肌和梨狀肌分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板前、后驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板通過桿端關(guān)節(jié)軸承一端與股骨相連，另一端通過螺紋與腓骨相連，股直肌、大腿后側(cè)肌群(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌、股二頭肌一端通過鋼絲繩與骨盆相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板相連；股直肌和大腿后側(cè)肌群(主要包括半腱肌和半膜肌)分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，股薄肌和股二頭肌分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。小腿三頭肌、前群肌(脛骨前肌、拇長伸肌、趾長伸肌)、外側(cè)群肌(腓骨長肌、腓骨短肌)一端通過螺帽連接于驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板，另一端通過鋼絲繩與腳底板相連，小腿三頭肌、前群肌(脛骨前肌、拇長伸肌、趾長伸肌)、外側(cè)群肌圓周上均勻分布在驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板上，實現(xiàn)驅(qū)動踝關(guān)節(jié)繞矢狀軸和冠狀軸旋轉(zhuǎn)。拇長屈肌、拇長伸肌、趾長屈肌、趾長伸肌一端通過螺帽連接于驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板，另一端通過鋼絲繩經(jīng)驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸與大腳趾和小腳趾相連；拇長屈肌和拇長伸肌驅(qū)動大腳趾屈伸，趾長屈肌和趾長伸肌驅(qū)動小腳趾屈伸。
[0006]進(jìn)一步地，所述氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓一端與股二頭肌連接，實現(xiàn)鋼絲繩與股二頭肌的連接，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板連接，驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板一端與M12螺帽相連，另一端與固定鋼絲繩螺栓，實現(xiàn)了鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板的連接和驅(qū)動髖關(guān)節(jié)運動。
[0007]進(jìn)一步地，所述空氣組合元件的出氣口連接8個氣動高速開關(guān)閥的進(jìn)氣口，8個氣動高速開關(guān)閥的出氣口分別連接股直肌、大腿后側(cè)肌群(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌、股二頭肌的進(jìn)氣口，空氣組合元件的出氣口設(shè)置壓力表，股直肌、大腿后側(cè)肌群(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌、股二頭肌的驅(qū)動線圈均與驅(qū)動與隔離與放大電路的輸出接口相連，隔離與放大電路的輸入接口與數(shù)據(jù)采集卡的DO接口相連，與大腿后側(cè)肌群(主要包括半腱肌和半膜肌)、股二頭肌同軸連接的2個拉線式編碼器與控制器的Α/D接口連接。數(shù)據(jù)采集卡與計算機(jī)相連。
[0008]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明利用多根氣動肌肉驅(qū)動關(guān)節(jié)，可以同時實現(xiàn)關(guān)節(jié)多個方向的運動；
2.本發(fā)明利用氣動肌肉驅(qū)動具有較大的功率/質(zhì)量比、較好的柔順性、結(jié)構(gòu)緊湊等特
占.3.本發(fā)明髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)、腳趾分別具有3、2、2、1個自由度，可以形象地模擬人下肢可以實現(xiàn)的各種動作，有助于了解人體結(jié)構(gòu)和人體下肢每根肌肉在下肢運動中的作用。`【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是仿人下肢大腿結(jié)構(gòu)圖；
圖2是仿人下肢小腿結(jié)構(gòu)圖；
圖3是氣動肌肉固定連接圖；
圖4是仿人下肢膝關(guān)節(jié)氣動控制系統(tǒng)原理圖；
圖5是驅(qū)動和放大電路原理圖；
圖中:股二頭肌1、梨狀肌2、大腿后側(cè)肌群3、臀大肌4、骨盆5、髂腰肌6、閉孔內(nèi)肌7、內(nèi)收肌8、股骨9、股薄肌10、股直肌11、驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12、驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13、趾長屈肌14、拇長屈肌15、小腿三頭肌16、腓骨17、腳底板18、趾長伸肌19、外側(cè)群肌20、前群肌21、拇長伸肌22、大腳趾23、小腳趾24、驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸25、氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓26、M12螺帽27、固定鋼絲繩螺栓28、空氣組合元件29、壓力表30、氣動高速開關(guān)閥31、拉線式編碼器32、數(shù)據(jù)采集卡33、計算機(jī)34、PWM波形發(fā)生器FPGA板卡35、隔離與放大電路36?！揪唧w實施方式】
[0010]如圖1、2所示，本發(fā)明基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)包括:股二頭肌1、梨狀肌2、大腿后側(cè)肌群3、臀大肌4、骨盆5、髂腰肌6、閉孔內(nèi)肌7、內(nèi)收肌8、股骨9、股薄肌10、股直肌
11、驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12、驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13、趾長屈肌14、拇長屈肌15、小腿三頭肌16、腓骨17、腳底板18、趾長伸肌19、外側(cè)群肌20、前群肌21、拇長伸肌22、大腳趾23、小腳趾24、驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸25、氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓26、M12螺帽27、固定鋼絲繩螺栓28、空氣組合元件29、壓力表30、氣動高速開關(guān)閥31、拉線式編碼器32、數(shù)據(jù)采集卡33、計算機(jī)34、PWM波形發(fā)生器FPGA板卡35、隔離與放大電路36。其中，骨盆5固定在臺架上，股骨9通過桿端關(guān)節(jié)軸承與骨盆相連，另一端通過螺紋連接的方式與髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12相連，臀大肌4、內(nèi)收肌8 (恥骨肌、長收肌、短收肌)、髂腰肌6、閉孔內(nèi)肌7、梨狀肌2 —端通過鋼絲繩與骨盆5相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12相連；臀大肌4和內(nèi)收肌8 (恥骨肌、長收肌、短收肌)分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12內(nèi)、外驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞矢狀軸的旋轉(zhuǎn)，髂腰肌6連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12前面驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，閉孔內(nèi)肌7和梨狀肌2分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12前、后驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13通過桿端關(guān)節(jié)軸承一端與股骨9相連，另一端通過螺紋與腓骨相連，股直肌11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I 一端通過鋼絲繩與骨盆5相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13相連；股直肌11和大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，股薄肌10和股二頭肌I分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)。小腿三頭肌16、前群肌21 (脛骨前肌、拇長伸肌、趾長伸肌)、外側(cè)群肌20 (腓骨長肌、腓骨短肌)一端通過螺帽連接于驅(qū) 動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13，另一端通過鋼絲繩與腳底板18相連，小腿三頭肌16、前群肌21 (脛骨前肌、拇長伸肌、趾長伸肌)、外側(cè)群肌20圓周上均勻分布在驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13上，實現(xiàn)驅(qū)動踝關(guān)節(jié)繞矢狀軸和冠狀軸旋轉(zhuǎn)。拇長屈肌15、拇長伸肌22、趾長屈肌14、趾長伸肌19 一端通過螺帽連接于驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13，另一端通過鋼絲繩經(jīng)驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸25與大腳趾23和小腳趾24相連；拇長屈肌15和拇長伸肌22驅(qū)動大腳趾屈伸，趾長屈肌14和趾長伸肌19驅(qū)動小腳趾屈伸。
[0011]以股二頭肌I為例說明氣動肌肉的固定和連接方式，如圖3所示，氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓26 —端與股二頭肌I連接，實現(xiàn)鋼絲繩與股二頭肌I的連接，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12連接，驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12 —端與M12螺帽27相連，另一端與固定鋼絲繩螺栓28，實現(xiàn)了鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12的連接和驅(qū)動髖關(guān)節(jié)運動。
[0012]以膝關(guān)節(jié)氣動控制為例說明基于氣動肌肉仿人下肢控制系統(tǒng)工作原理，如圖4所示，空氣組合元件29的出氣口連接8個氣動高速開關(guān)閥31的進(jìn)氣口，8個氣動高速開關(guān)閥31的出氣口分別連接股直肌11、大腿后側(cè)肌群3(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I的進(jìn)氣口，空氣組合元件8的出氣口設(shè)置壓力表9，股直肌11、大腿后側(cè)肌群3(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I的驅(qū)動線圈均與驅(qū)動與隔離與放大電路36的輸出接口相連，隔離與放大電路36的輸入接口與數(shù)據(jù)采集卡33的DO接口相連，與大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股二頭肌I同軸連接的2個拉線式編碼器32與控制器33的A/D接口連接。數(shù)據(jù)采集卡33與計算機(jī)34相連。
[0013]如圖5所示，驅(qū)動與放大電路13包括達(dá)林頓管U1、光藕管U2、四個MOS管M1-M4、四個二極管D1-D4和輸出端子U3，達(dá)林頓管Ul的信號輸入管腳連接控制器11的輸出接口，達(dá)林頓管Ul的信號輸出管腳連接光藕管U2的信號輸入管腳，光藕管U2的四個電壓輸出管腳均連接+12V電源的正極，光藕管U2的四個信號輸出接口分別連接四個MOS管M1-M4的柵極，四個MOS管M1-M4的漏極均連接+24V電源的負(fù)極，MOS管Ml的源極同時連接二極管Dl的正極和輸出端子U3的端子針腳2，M0S管M2的源極同時連接二極管D2的正極和輸出端子U3的端子針腳4，M0S管M3的源極同時連接二極管D3的正極和輸出端子U3的端子針腳6，M0S管M4的源極同時連接二極管D4的正極和輸出端子U3的端子針腳8，四個二極管D1-D4的負(fù)極均接+24V電源的正極，+24V電源的正極連接四個二極管D1-D4的輸出對應(yīng)連接U3的端子針腳1、3、5、7。
[0014]隔離與放大電路36的兩端分別連接數(shù)據(jù)采集卡33和8個氣動高速開關(guān)閥31，根據(jù)計算機(jī)34的控制信號實現(xiàn)對氣動高速開關(guān)閥31的驅(qū)動。
[0015]本發(fā)明的工作過程如下:將空氣組合元件8的進(jìn)氣口連接氣源，通過觀察壓力表
9調(diào)節(jié)空氣組合元件8出氣口的氣體壓力，打開計算機(jī)34和VC++編寫的控制程序，輸入需要控制的量，數(shù)據(jù)采集卡33輸出的模擬量經(jīng)過隔離與放大電路36驅(qū)動氣動高速開關(guān)閥31以PWM占空比控制的形式給股直肌 11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I充氣，空氣進(jìn)入股直肌11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌1，股直肌11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I開始收縮，驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板12由股直肌11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I充氣帶動人的髖關(guān)節(jié)開始運動，與此同時拉線式編碼器32測量到大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股二頭肌I的收縮量，反饋給控制器11，解算髖關(guān)節(jié)所處的位姿，數(shù)據(jù)采集卡33控制氣動高速開關(guān)閥31改變PWM的占空比，控制對股直肌11、大腿后側(cè)肌群3 (主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌10、股二頭肌I進(jìn)行充氣或者放氣，以實現(xiàn)髖關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)運動到預(yù)定的位姿。
[0016]本發(fā)明，通過控制各模擬人體肌肉的氣動肌肉，實現(xiàn)仿人下肢位姿的控制，可以動態(tài)形象的模擬人下肢的動作，并且可以實現(xiàn)精確的軌跡控制，本發(fā)明擁有其他氣動肌肉仿人下肢無法比擬的優(yōu)勢。
[0017]以上所述的實施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的【具體實施方式】中的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)，其特征在于，它包括:股二頭肌(I)、梨狀肌(2)、大腿后側(cè)肌群(3)、臀大肌(4)、骨盆(5)、髂腰肌(6)、閉孔內(nèi)肌(7)、內(nèi)收肌(8)、股骨(9)、股薄肌(10)、股直肌(11)、驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)、驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)、趾長屈肌(14)、拇長屈肌(15)、小腿三頭肌(16)、腓骨(17)、腳底板(18)、趾長伸肌(19)、外側(cè)群肌(20)、前群肌(21)、拇長伸肌(22)、大腳趾(23)、小腳趾(24)、驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸(25 )、氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓(26 )、M12螺帽(27 )、固定鋼絲繩螺栓(28 )、空氣組合元件(29)、壓力表(30)、氣動高速開關(guān)閥(31)、拉線式編碼器(32)、數(shù)據(jù)采集卡(33)、計算機(jī)(34)、PWM波形發(fā)生器FPGA板卡(35)和隔離與放大電路(36);其中，所述骨盆(5)固定在臺架上，股骨(9)通過桿端關(guān)節(jié)軸承與骨盆相連，另一端通過螺紋連接的方式與髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)相連，臀大肌(4)、內(nèi)收肌(8)、髂腰肌(6)、閉孔內(nèi)肌(7)、梨狀肌(2) —端通過鋼絲繩與骨盆(5)相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)相連；臀大肌(4)和內(nèi)收肌(8)分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)內(nèi)、外驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞矢狀軸的旋轉(zhuǎn)，髂腰肌(6)連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)前驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，閉孔內(nèi)肌(7)和梨狀肌(2)分別連接驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)前、后驅(qū)動髖關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)；驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)通過桿端關(guān)節(jié)軸承一端與股骨(9)相連，另一端通過螺紋與腓骨相連，股直肌(U)、大腿后側(cè)肌群(3)(主要包括半腱肌和半膜肌)、股薄肌(10)、股二頭肌(I) 一端通過鋼絲繩與骨盆(5)相連，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)相連；股直肌(11)和大腿后側(cè)肌群(3)分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板13前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞冠狀軸旋轉(zhuǎn)，股薄肌(10)和股二頭肌(I)分別連接驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)前后驅(qū)動膝關(guān)節(jié)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)；小腿三頭肌(16)、前群肌(21)、外側(cè)群肌(20)—端通過螺帽連接于驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)，另一端通過鋼絲繩與腳底板(18)相連，小腿三頭肌(16)、前群肌(21)、外側(cè)群肌(20)圓周上均勻分布在驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板 (13)上，實現(xiàn)驅(qū)動踝關(guān)節(jié)繞矢狀軸和冠狀軸旋轉(zhuǎn)；拇長屈肌(15)、拇長伸肌(22)、趾長屈肌(14)、趾長伸肌(19)一端通過螺帽連接于驅(qū)動膝關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(13)，另一端通過鋼絲繩經(jīng)驅(qū)動腳趾導(dǎo)向軸(25)與大腳趾(23)和小腳趾(24)相連；拇長屈肌(15)和拇長伸肌(22)驅(qū)動大腳趾屈伸，趾長屈肌(14)和趾長伸肌(19)驅(qū)動小腳趾屈伸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)，其特征在于，所述氣動肌肉末端固定鋼絲繩螺栓(26) —端與股二頭肌(I)連接，實現(xiàn)鋼絲繩與股二頭肌(I)的連接，另一端通過鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)連接，驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12) —端與M12螺帽(27)相連，另一端與固定鋼絲繩螺栓(28)，實現(xiàn)了鋼絲繩與驅(qū)動髖關(guān)節(jié)氣動肌肉固定板(12)的連接和驅(qū)動髖關(guān)節(jié)運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于氣動肌肉仿人下肢系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣組合元件(29)的出氣口連接8個氣動高速開關(guān)閥(31)的進(jìn)氣口，8個氣動高速開關(guān)閥(31)的出氣口分別連接股直肌(11)、大腿后側(cè)肌群(3)、股薄肌(10)、股二頭肌(I)的進(jìn)氣口，空氣組合元件8的出氣口設(shè)置壓力表(9)，股直肌(11)、大腿后側(cè)肌群(3)、股薄肌(10)、股二頭肌(I)的驅(qū)動線圈均與驅(qū)動與隔離與放大電路(36)的輸出接口相連，隔離與放大電路(36)的輸入接口與數(shù)據(jù)采集卡(33)的DO接口相連，與大腿后側(cè)肌群(3)(主要包括半腱肌和半膜肌)、股二頭肌(I)同軸連接的2個拉線式編碼器(32 )與控制器(33 )的Α/D接口連接；數(shù)據(jù)采集卡(33)與計算機(jī)(34)相連。
【文檔編號】A61H1/02GK103816027SQ201410040899
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】姜飛龍, 陶國良, 劉昊, 趙勇, 李超 申請人:浙江大學(xué)