CN104842345A 说明书 2/3页 通过模仿人体上肢肌肉-骨骼系统，根据GB10000-88、GB/T13547-92,以身高168cm中 国成年男子的上臂尺寸及关节运动范围为标准，分别设计气动肌肉仿生关节、形状记忆合 金仿生腕关节以及IPMC仿生手。各关节结构如下： (1)仿生肘关节采用1-RT-3-RTPTR并联机构，其由固定平台、运动平台、支撑杆、虎克 铰、连接小轴及PAM等组成，其中固定平台安有3个虎克铰、运动平台安有4个虎克较，每个 虎克铰通过连接小轴与平台相连：3根PAM的两端分别通过虎克铰与固定平台及运动平台 相连；支撑杆下端通过螺纹与固定平台固连，上端通过虎克铰与运动平台相连。分别通过对 3根气动肌肉进行充放气控制，进而实现运动平台的屈/伸、外展/内收以及旋内/旋外3 个旋转自由度。 [0008](2)仿生腕关节由运动平台、手腕支架、滑轮、万向联轴节及SMA驱动器等组成。其 运动平台通过万向联轴节与手腕支架相连：4个SMA驱动器分别通过螺栓与手腕支架四周 的滑槽相连：运动平台四周配有定位过孔，并通过鱼线分别与4个SMA驱动器相连，并通过 滑轮实现对鱼线的张紧：相对的两个SMA驱动器相互配合，进行拮抗作用，通过对SMA驱动 器施加电压，从而实现运动平台的屈/伸及外展/内收2个旋转自由度。 [0009](3)仿生手由手掌外侧板、手掌内侧板、手掌隔板、滑轮、掌指连接结构、拇指、食 指、中指、环指、IPMC驱动器、SMA驱动器等组成，其中食指、中指及环指由近指节、中指节及 远指节组成，拇指由近指节与远指节组成。手掌外侧板、内侧板与隔板之间通过长螺栓进行 连接：掌指连接结构通过螺栓与手掌外侧板及内侧板固连：近指节与掌指连接结构、中指 节与近指节、远指节与中指节均采用销轴连接：SMA驱动器通过鱼线分别与中指节及近指 节的定位过孔相连：IPMC驱动器放置于远指节内部凹槽内。通过对IPMC驱动器施加电压， 实现远指节的屈/伸运动：通过对SMA驱动器施加电压，并与复位弹簧组成拮抗结构，从而 实现中指节和近指节的屈/伸运动。 [0010]除上述部分，机械臂还包括电机驱动的云台，其由云台上部及云台下部等组成，将 云台上部凸缘插进安装在云台下端的滚动轴承内。2个电机分别通过螺栓与云台相连，通过 驱动电机及齿轮传动从而带动仿生肘、腕和手整体实现俯仰及偏转运动。 [0011]各部分之间的连接方式如下：PAM仿生肘关节固定平台通过轴与云台上部相连： SMA仿生腕关节手腕支架通过螺栓与PAM仿生肘关节运动平台相连：IPMC仿生手手掌外侧 通过螺纹与SMA仿生腕关节运动平台固连。 [0012]本发明与现有仿人机械臂相比具有结构简单、功率密度比大、安全性强等特点，此 外通过模仿人体上肢骨骼一肌肉系统，使得机械臂拥有更好的灵活性及仿生学特点。该发 明可被广泛应用于服务医疗领域中，从而帮助残障人士完成取物等日常行为活动：此外，其 亦可被安装到移动机器人上，应用于排险救援、物资搬运等军事任务中，从而在高危环境中 代替人类完成部分工作。 附图说明 [0013]下面结合附图说明书对本专利进行说明： 图1为多种人工肌肉混合驱动仿人机械臂结构示意图： 图2为IPMC仿生手结构示意图： 图3为SMA仿生腕关节结构示意图； 4