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一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂的设计
第六图书馆
气动人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注。该文设计了一种采
用气动人工肌肉作为驱动器的七自由度的仿人手臂,并且通过实验,说明仿人机械手臂能够较好的实现7个自由度的运动。气动
人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到人们的关注。该文设计了一种采用气
动人工肌肉作为驱动器的七自由度的仿人手臂,并且通过实验,说明仿人机械手臂能够较好的实现7个自由度的运动。人工肌肉
仿人手臂结构设计液压与气动彭光正王毅枫孙海默北京理工大学信息科学技术学院自动控制系,北京1000812007第六
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年第期液压与气动
一种气动人工肌肉驱动的七自由度仿人手臂的设计
。孙海默


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北京理工大学信息科学技术学院自动控制系,北京
摘要:气动人工肌肉驱动器作为一种新型的机器人驱动器,以其简单的设计和独特的仿生性一直受到
人们的关注。该文设计了一种采用气动人工肌肉作为驱动器的七自由度的仿人手臂,并且通过实验,说明仿
人机械手臂能够较好的实现个自由度的运动。
关键词:人工肌肉;仿人手臂;结构设计
中图分类号: 文献标识码: 文章编号:—.—
引言体在空间某位置上的方向,或称姿态。机器人的上肢
气动人工肌肉驱动器主要是为了拿物体,或拿了工具去加工工件。换句话
简称,也称橡胶驱动器,是世纪年代设计说,只要机器人的手臂能在空间某位置以及与物体方
出来的,是近年来在国内外引起广泛研究的一种新型向相吻合的姿态去拿到物体就达到了目的。根据这一
驱动器。. 原则,机器人的手臂只需有相对应的个自由度就可
用作为机器人驱动器有其独特的第六图书馆优点,它不需以了。到目前为止六自由度非冗余机器人运动学理
要减速装置和传动机构,可以直接驱动,不仅结构简单, 论已相当成熟。具有六自由度的机器人在给定的空间
动作灵活,而且功率/自重比大,具有仿生性和柔顺性,因内可以完成任意位置和姿态的作业,但是,由于机构的
此被大量运用于机器、手指的关节驱动。奇异及障碍物的存在,机器人无法完成某些较为复杂
作为国家自然科学基金资助项目,我们所在实验的动作。七自由度对于需要避障和回避内部奇异的机
室在对的驱动特性和的应用方面做了大器人来说是最少的自由度数。
量的研究工作。本文采用气动肌肉设计了一个七自由本文所设计的七自由度仿人机器人手臂的机构如
度仿人手臂不包括手,基本能够实现人类关节的运图所示。肩关节有个旋转自由度构成,可以实现
动柔顺性,具有良好的应用前景。大臂的旋转、抬起前伸的运动,肘关节有个旋转自由
七自由度仿人手臂的设计思想和结构度,可以实现前臂的屈伸和旋转动作,腕关节亦有个
要使机器人的手臂具有人臂一样的功能,最基本旋转自由度,可以实现手掌个轴向的转动。
的条件就是要像人一样具有腕、肘及肩关节等类似的由于只能产生收缩力,所以通常采用只
动作。从人的手臂的结构分析可知,人臂从肩部到腕
部不包括手掌及手指共有个自由度。另外,处在收稿日期:
自由状态下的任何物体都具有个自由度,