基于气动肌肉仿人腰关节的制作方法

本发明属于仿生机器人技术领域，涉及一种基于气动肌肉模拟人的腰关节。

背景技术：

人的腰关节在运动过程中，由于长时间固定姿势的原因，容易引起腰部疾病。气动肌肉在柔顺性方面具有类似于人类肌肉类似的特性，因此为了能够为腰部疾病或者腰部拉伤的病人提供诊断帮助，进一步为骨骼和肌肉的康复纠正训练设备的设计提供依据，或者为人机工程学机器设计提供参考，减少设计和制造的机器对人腰部的伤害，提高工人的劳动保障。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述需要，提供了一种基于气动肌肉仿人脖子关节，本发明结构紧凑，干净、防爆等。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种基于气动肌肉仿人腰关节，其特征在于，其包括：竖脊肌一1、竖脊肌二2、竖脊肌三3、竖脊肌四4、腹外斜肌一5、背阔肌一6、肋骨一7、椎骨一8、椎骨二9、腹直肌一10、腹直肌二11、腹直肌三12、腹直肌四13、腹外斜肌二14、肋骨二15、背阔肌二16、骨盆17、腹外斜肌三18、背阔肌三19、腹直肌五20、椎骨三21、肋骨三22、竖脊肌五23、椎骨四24、竖脊肌六25、肋骨四26、背阔肌四27、腹直肌六28、腹外斜肌四29、腹外斜肌五30、腹直肌七31、腹直肌八32、椎骨五33、竖脊肌七34、肋骨五35、背阔肌五36、椎骨六37、竖脊肌八38、肋骨六39、背阔肌六40、腹外斜肌六41、螺栓一42、球铰一43、螺栓二44、球铰二45、螺栓三46、螺栓四47、球铰三48、螺栓五49、球铰四50、螺栓六51、球铰五52、球铰六53、球铰七54、球铰八55、球铰九56、球铰十57、椎骨七58、椎骨八59、椎骨九60、椎骨十61、椎骨十一62；

其中，腹直肌一10、腹直肌二11、竖脊肌三3、竖脊肌四4、腹外斜肌一5、背阔肌一6两端分别连接肋骨一7和骨盆17，驱动肋骨一7屈伸、收展、绕环；

竖脊肌一1、竖脊肌二2、腹直肌三12、腹直肌四13、腹外斜肌二14、背阔肌二16两端分别连接肋骨二15和骨盆17，驱动肋骨二15屈伸、收展、绕环；

腹外斜肌三18、背阔肌三19、腹直肌五20、竖脊肌五23两端分别连接肋骨三22和骨盆17，驱动肋骨三22屈伸、收展、绕环；

竖脊肌六25、背阔肌四27、腹直肌六28、腹外斜肌四29两端分别连接肋骨四26和骨盆17，驱动肋骨四26屈伸、收展、绕环；

腹外斜肌五30、腹直肌七31、竖脊肌七34、背阔肌五36两端分别连接肋骨五35和骨盆17，驱动肋骨五35屈伸、收展、绕环；

腹直肌八32、竖脊肌八38、背阔肌六40、腹外斜肌六41两端分别连接肋骨六39和骨盆17，驱动肋骨六39屈伸、收展、绕环；

肋骨一7一端通过椎骨一8与肋骨二15固定连接，另一端通过椎骨二9与肋骨二15固定连接，椎骨二9所在位置为人体前面，椎骨一8所在位置为人体后面；

肋骨三22一端通过椎骨四24与肋骨四26固定连接，另一端通过椎骨三21与肋骨四26固定连接，椎骨三21所在位置为人体前面，椎骨四24所在位置为人体后面；

肋骨五35一端通过椎骨六37与肋骨六39固定连接，另一端通过椎骨五33与肋骨六39固定连接，椎骨五33所在位置为人体前面，椎骨六37所在位置为人体后面；

椎骨六37、椎骨四24与椎骨一8按顺序两两之间均为可转动连接；

椎骨二9、椎骨三21与椎骨五33按顺序两两之间均为可转动连接；

椎骨一8、椎骨七58、椎骨八59、椎骨九60、椎骨十61、椎骨十一62和骨盆17按顺序两两之间均为可转动连接。

进一步的，所有的固定连接为螺栓连接。

进一步的，所有的可转动连接为球铰接。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用多层多根气动肌肉驱动腰关节，可以同时实现腰关节多层多个方向的运动；

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；

3.本发明第一层肋骨关节、第二层肋骨关节、第三层肋骨关节均有3个自由度，可以形象地模拟人的腰可以实现的各种动作，有助于了解人体结构和人体腰关节每根肌肉在腰运动中的作用。

附图说明

图1是仿人腰关节总体装配图；

图2是仿人腰关节第一层肋骨及肌肉结构图；

图3是仿人腰关节第二层肋骨及肌肉结构图；

图4是仿人腰关节第三层肋骨及肌肉结构图；

图5是仿人腰关节三层肋骨结构爆炸图；

图6是仿人腰关节骨盆到第一层肋骨结构爆炸图；

图7是仿人腰关节骨骼总体装配图；

图中：竖脊肌一1、竖脊肌二2、竖脊肌三3、竖脊肌四4、腹外斜肌一5、背阔肌一6、肋骨一7、椎骨一8、椎骨二9、腹直肌一10、腹直肌二11、腹直肌三12、腹直肌四13、腹外斜肌二14、肋骨二15、背阔肌二16、骨盆17、腹外斜肌三18、背阔肌三19、腹直肌五20、椎骨三21、肋骨三22、竖脊肌五23、椎骨四24、竖脊肌六25、肋骨四26、背阔肌四27、腹直肌六28、腹外斜肌四29、腹外斜肌五30、腹直肌七31、腹直肌八32、椎骨五33、竖脊肌七34、肋骨五35、背阔肌五36、椎骨六37、竖脊肌八38、肋骨六39、背阔肌六40、腹外斜肌六41、螺栓一42、球铰一43、螺栓二44、球铰二45、螺栓三46、螺栓四47、球铰三48、螺栓五49、球铰四50、螺栓六51、球铰五52、球铰六53、球铰七54、球铰八55、球铰九56、球铰十57、椎骨七58、椎骨八59、椎骨九60、椎骨十61、椎骨十一62。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5、6、7所示，本发明基于气动肌肉仿人腰关节包括：竖脊肌一1、竖脊肌二2、竖脊肌三3、竖脊肌四4、腹外斜肌一5、背阔肌一6、肋骨一7、椎骨一8、椎骨二9、腹直肌一10、腹直肌二11、腹直肌三12、腹直肌四13、腹外斜肌二14、肋骨二15、背阔肌二16、骨盆17、腹外斜肌三18、背阔肌三19、腹直肌五20、椎骨三21、肋骨三22、竖脊肌五23、椎骨四24、竖脊肌六25、肋骨四26、背阔肌四27、腹直肌六28、腹外斜肌四29、腹外斜肌五30、腹直肌七31、腹直肌八32、椎骨五33、竖脊肌七34、肋骨五35、背阔肌五36、椎骨六37、竖脊肌八38、肋骨六39、背阔肌六40、腹外斜肌六41、螺栓一42、球铰一43、螺栓二44、球铰二45、螺栓三46、螺栓四47、球铰三48、螺栓五49、球铰四50、螺栓六51、球铰五52、球铰六53、球铰七54、球铰八55、球铰九56、球铰十57、椎骨七58、椎骨八59、椎骨九60、椎骨十61、椎骨十一62；

其中，腹直肌一10、腹直肌二11、竖脊肌三3、竖脊肌四4、腹外斜肌一5、背阔肌一6两端分别连接肋骨一7和骨盆17，驱动肋骨一7屈伸、收展、绕环；

肋骨一7一端通过螺栓三46、椎骨一8与肋骨二15相连，另一端通过螺栓六51、椎骨二9与肋骨二15相连，椎骨二9和椎骨一8分别为前、后；

竖脊肌一1、竖脊肌二2、腹直肌三12、腹直肌四13、腹外斜肌二14、背阔肌二16两端分别连接肋骨二15和骨盆17驱动肋骨二15屈伸、收展、绕环；

椎骨一8通过球铰二45与椎骨四24相连，椎骨二9通过球铰四50与椎骨三21相连；

腹外斜肌三18、背阔肌三19、腹直肌五20、竖脊肌五23两端分别连接肋骨三22和骨盆17，驱动肋骨三22屈伸、收展、绕环；

肋骨三22一端通过螺栓二44、椎骨四24与肋骨四26相连，另一端通过螺栓五49、椎骨三21与肋骨四26相连，椎骨三21和椎骨四24分别为前、后；

竖脊肌六25、背阔肌四27、腹直肌六28、腹外斜肌四29两端分别连接肋骨四26和骨盆17，驱动肋骨四26屈伸、收展、绕环；

椎骨四24通过球铰一43与椎骨六37相连，椎骨三21通过球铰三48与椎骨五33相连；

腹外斜肌五30、腹直肌七31、竖脊肌七34、背阔肌五36两端分别连接肋骨五35和骨盆17，驱动肋骨五35屈伸、收展、绕环；

肋骨五35一端通过螺栓一42、椎骨六37与肋骨六39相连，另一端通过螺栓四47、椎骨五33与肋骨六39相连，椎骨五33和椎骨六37分别为前、后；

腹直肌八32、竖脊肌八38、背阔肌六40、腹外斜肌六41分别连接肋骨六39和骨盆17驱动肋骨六39屈伸、收展、绕环；

球铰五52通过螺纹分别连接椎骨一8和椎骨七58，球铰六53通过螺纹分别连接椎骨七58和椎骨八59，球铰七54通过螺纹分别连接椎骨八59和椎骨九60，球铰八55通过螺纹分别连接椎骨九60和椎骨十61，球铰九56通过螺纹分别连接椎骨十61和椎骨十一62，球铰十57通过螺纹分别连接椎骨十一62和骨盆17。

本发明，通过控制各模拟腰关节肌肉的气动肌肉，实现仿人腰关节位姿的控制，可以动态形象的模拟人腰关节的动作，并且可以实现精确的轨迹控制，本发明拥有其他气动肌肉仿人腰关节无法比拟的优势。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式中的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。