[0006] 本发明的目的是提供一种结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性的基于气动的仿人机器人系统。
[0007] 一种基于气动的仿人机器人系统，包括：
[0008] 上肢关节，所述上肢关节连接腰关节，所述腰关节的下方对称设置下肢关节；
[0009] 所述上肢关节的肩关节支撑件的一侧可转动连接肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三，另一侧可转动连接肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六，所述肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三可转动连接肩关节末端板，所述肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六可转动连接另一侧的连接肩关节末端板，所述连接肩关节末端板分别固定连接肘关节侧面板一和肘关节侧面板二，所述肘关节侧面板一上固定摆动气缸一的缸体，所述摆动气缸一的转动轴固定在带轮二上，所述带轮二通过皮带一和带轮一连接，所述带轮一可转动连接到肘关节板，所述肘关节侧面板二固定连接摆动气缸二的缸体，所述摆动气缸二的转动轴连接带轮四，所述带轮四通过皮带二连接带轮三，所述带轮三可转动连接到肘关节板，所述肘关节板、肩关节末端板分别可转动连接肘关节气缸一、肘关节气缸二的两端，所述肘关节板上固定连接气爪；
[0010] 所述肩关节支撑件固定连接腰关节板三，所述腰关节板三分别可转动连接腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六，所述腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六分别可转动连接腰关节板四，所述腰关节板四固定连接腰关节气缸一，所述腰关节板三可转动连接腰关节气缸一，所述腰关节板四可转动连接腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉七，所述腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉七可转动连接腰关节板一，所述腰关节板一上固定连接腰关节气缸三，所述腰关节气缸三可转动连接腰关节板四，所述腰关节板一可转动连接腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九，所述腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九可转动连接腰关节板二，所述腰关节板二固定连接腰关节气缸二，所述腰关节气缸二可转动连接腰关节板一，所述腰关节板一和腰关节板三之间分别可转动连接两关节气动肌肉一、两关节气动肌肉二、两关节气动肌肉三，所述腰关节板三和腰关节板二之间分别可转动连接三关节气动肌肉一、三关节气动肌肉二、三关节气动肌肉三；
[0011] 所述腰关节板二可转动连接一侧下肢关节的髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三、膝关节气缸二，所述髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三可转动连接髋关节连接板，所述髋关节连接板可转动连接膝关节气缸一、膝关节气缸三，所述膝关节气缸一、膝关节气缸三可转动连接膝关节连接板，所述膝关节连接板可转动连接膝关节气缸二，所述膝关节连接板可转动连接踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三，所述踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三可转动连接脚；
[0012] 计算机，所述计算机分别控制上肢关节控制系统、腰关节控制系统、下肢关节控制系统。
[0013] 所述肩关节支撑件为工字型，连接位置为竖向板两侧。
[0014] 所述肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三并联，且交叉均匀分布，所述肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六并联，且交叉均匀分布。
[0015] 所述肘关节板为U形，两侧分别连接带轮一、带轮三，底部朝外的一面固定气爪。
[0016] 所述腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六分布在腰关节气缸一的四周，所述腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉七分布在腰关节气缸三的四周，所述腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九分布在腰关节气缸二的四周。
[0017] 所述两关节气动肌肉一、两关节气动肌肉二、两关节气动肌肉三均匀分布在腰关节板一和腰关节板三四周，所述三关节气动肌肉一、三关节气动肌肉二、三关节气动肌肉三均匀分布在腰关节板三和腰关节板二四周。
[0018] 所述踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三交叉设置，所述髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三交叉设置。
[0019] 所述上肢关节控制系统包括肩关节气缸一、肩关节气缸二、肩关节气缸三、肩关节气缸四、肩关节气缸五、肩关节气缸六、肘关节气缸一、肘关节气缸二、摆动气缸一、气爪、摆动气缸二；
[0020] 所述腰关节控制系统包括腰关节气动肌肉一、腰关节气缸一、腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉四、腰关节气缸二、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六、腰关节气动肌肉七、腰关节气缸三、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九、两关节气动肌肉一、三关节气动肌肉一、三关节气动肌肉二、两关节气动肌肉二、两关节气动肌肉三、三关节气动肌肉三；
[0021] 所述下肢关节控制系统包括踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三、髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三、膝关节气缸一、膝关节气缸二、膝关节气缸三。
[0022] 本发明上肢关节连接腰关节，腰关节的下方对称设置下肢关节；上肢关节的肩关节支撑件的一侧可转动连接肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三，另一侧可转动连接肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六，肩关节气缸一、肩关节气缸二和肩关节气缸三可转动连接肩关节末端板，肩关节气缸四、肩关节气缸五和肩关节气缸六可转动连接另一侧的连接肩关节末端板，连接肩关节末端板分别固定连接肘关节侧面板一和肘关节侧面板二，肘关节侧面板一上固定摆动气缸一的缸体，摆动气缸一的转动轴固定在带轮二上，带轮二通过皮带一和带轮一连接，带轮一可转动连接到肘关节板，肘关节侧面板二固定连接摆动气缸二的缸体，摆动气缸二的转动轴连接带轮四，带轮四通过皮带二连接带轮三，带轮三可转动连接到肘关节板，肘关节板、肩关节末端板分别可转动连接肘关节气缸一、肘关节气缸二的两端，肘关节板上固定连接气爪；肩关节支撑件固定连接腰关节板三，腰关节板三分别可转动连接腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六，腰关节气动肌肉一、腰关节气动肌肉五、腰关节气动肌肉六分别可转动连接腰关节板四，腰关节板四固定连接腰关节气缸一，腰关节板三可转动连接腰关节气缸一，腰关节板四可转动连接腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉七，腰关节气动肌肉二、腰关节气动肌肉三、腰关节气动肌肉七可转动连接腰关节板一，腰关节板一上固定连接腰关节气缸三，腰关节气缸三可转动连接腰关节板四，腰关节板一可转动连接腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九，腰关节气动肌肉四、腰关节气动肌肉八、腰关节气动肌肉九可转动连接腰关节板二，腰关节板二固定连接腰关节气缸二，腰关节气缸二可转动连接腰关节板一，腰关节板一和腰关节板三之间分别可转动连接两关节气动肌肉一、两关节气动肌肉二、两关节气动肌肉三，腰关节板三和腰关节板二之间分别可转动连接三关节气动肌肉一、三关节气动肌肉二、三关节气动肌肉三；腰关节板二可转动连接一侧下肢关节的髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三、膝关节气缸二，所述髋关节气缸一、髋关节气缸二、髋关节气缸三可转动连接髋关节连接板，髋关节连接板可转动连接膝关节气缸一、膝关节气缸三，膝关节气缸一、膝关节气缸三可转动连接膝关节连接板，膝关节连接板可转动连接膝关节气缸二，膝关节连接板可转动连接踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三，踝关节气缸一、踝关节气缸二、踝关节气缸三可转动连接脚；计算机分别控制上肢关节控制系统、腰关节控制系统、下肢关节控制系统。
[0023] 以气缸和气动肌肉驱动肩关节、肘关节、腕关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节的运动，具有完全模拟人的关节运动的功能。所述的仿人机器人主要由气缸、气动肌肉、带轮、皮带、气爪以及连接件组成。肩关节、髋关节、膝关节、踝关节由不规则分布的气缸并联而成，避免了关节的奇异性，同时保证了关节具有较大的工作空间可达性。肘关节由直线气缸与摆动气缸、带轮、皮带是混合驱动模式，保证了关节运动的多样性。腰关节由气缸、单关节气动肌肉、两关节气动肌肉、三关节气动肌肉混合驱动，既保证了关节的运动自由度和刚度，又实现了刚柔结合。本发明专利以气缸和气动肌肉驱动，具有结构紧凑，自由度多、刚柔结合、工作空间大和避免关节奇异性的特点，可用于教学和演示。
[0024] 本发明的有益效果是：
[0025] 1.本发明利用多根单关节气动肌肉、多根多关节气动肌肉、气缸组合驱动关节，可以同时实现关节多个方向的运动；
[0026] 2.本发明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；
[0027] 3.本发明肩关节、肘关节、腕关节、腰关节、髋关节、膝关节、踝关节分别具有6、6、3、6、6、6个自由度，可以形象地模拟人可以实现的各种动作，有助于了解人体结构和基本执行元件在人体运动中的作用。
