CN107309901A - 基于气动肌肉仿人脖子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于气动肌肉仿人脖子，以气动肌肉模拟人的肌肉驱动脖子的运动，具有完全模拟人的脖子运动的功能。所述的仿人脖子主要由骨盆、肋骨、椎骨、头颅、气动肌肉组成。模拟肩甲舌骨肌、胸锁乳突肌、胸骨舌骨肌、胫阔肌、斜方肌、竖脊肌作用的气动肌肉驱动脖子绕垂直轴、矢状轴、冠状轴的旋转。本发明以气动肌肉驱动，具有结构紧凑、清洁、防爆性能好的特点，可用于教学演示、医疗诊断、机器设计等领域。

Description

基于气动肌肉仿人脖子

技术领域

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脖子。

背景技术

人脖子关节在运动过程中，由于长时间固定姿势的原因，容易引起腰部疾病或者落枕。气动肌肉在柔顺性方面具有类似于人类肌肉类似的特性，因此为了能够为具有脖子疾病的病人提供诊断帮助，进一步为骨骼和肌肉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脖子的伤害，提高工人的劳动保障。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有的技术缺陷，提供了一种基于气动肌肉仿人脖子，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脖子，其特征在于，它包括：骨盆1、椎骨一2、椎骨二3、肋骨一4、肋骨二5、肋骨三6、胸骨舌骨肌一7、胫阔肌一8、肩甲舌骨肌一9、胸锁乳突肌一10、头颅11、胸锁乳突肌二12、胫阔肌二13、胸骨舌骨肌二14、肋骨四15、肋骨五16、肋骨六17、椎骨三18、胸锁乳突肌三19、斜方肌一20、竖脊肌一21、竖脊肌二22、竖脊肌三23、胸锁乳突肌四24、斜方肌二25、椎骨四26、椎骨五27、椎骨六28、椎骨七29、椎骨八37、椎骨九43、椎骨十44、椎骨十一45、椎骨十二46、椎骨十三47、椎骨十四48、椎骨十五52；

其中，胸骨舌骨肌一7、胫阔肌一8、肩甲舌骨肌一9、胸锁乳突肌一10、胸锁乳突肌四24、斜方肌二25两端分别连接头颅11和肋骨三6，驱动头颅俯仰、展、绕环；

胸锁乳突肌二12、胫阔肌二13、胸骨舌骨肌二14、胸锁乳突肌三19、斜方肌一20两端分别连接头颅11和肋骨四15，驱动头颅俯仰、收、绕环；

竖脊肌一21、竖脊肌二22、竖脊肌三23分别连接骨盆1和头颅11驱动头颅仰、收展；

头颅11、椎骨四26、椎骨五27、椎骨六28、椎骨七29、椎骨八37、椎骨十四48、椎骨十五52、椎骨九43、椎骨十44、椎骨十一45、椎骨十二46、椎骨十三47、骨盆1按顺序两两之间可转动连接；

椎骨三18、椎骨二3、椎骨一2按顺序两两之间可转动连接；

肋骨三6一端通过椎骨三18与肋骨四15固定连接，另一端通过椎骨八37与肋骨四15固定连接，椎骨三18所在位置为人体正面，椎骨八37所在位置为人体后面；

肋骨二5一端通过椎骨二3与肋骨五16固定连接，另一端通过椎骨十四48与肋骨五16固定连接，椎骨二3所在位置为人体正面，椎骨十四48所在位置为人体后面；

肋骨一4一端通过椎骨一2与肋骨六17固定连接，另一端通过椎骨十五52与肋骨六17固定连接，椎骨一2所在位置为人体正面，椎骨十五52所在位置为人体后面。

进一步的，所有的可转动连接为球铰接。

更进一步的，所有的固定连接为螺栓连接。

本发明的有益效果是：

1.本发明利用多关节气动肌肉驱动关节，可以同时实现单关节和多关节气动肌肉协调运动控制头实现多个方向的运动；

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.本发明连接脖子和肋骨的椎骨受多根肌肉协同控制具有多个自由度，可以形象地模拟人脖子可以实现的各种动作，有助于了解人的脖子结构和驱动脖子运动的肌肉在脖子运动过程中的作用。

附图说明

图1是仿人脖子前视图；

图2是仿人脖子后视图；

图3是第三层肋骨及其上面部分爆炸图；

图4是第二层肋骨及其下面部分爆炸图；

图中：骨盆1、椎骨一2、椎骨二3、肋骨一4、肋骨二5、肋骨三6、胸骨舌骨肌一7、胫阔肌一8、肩甲舌骨肌一9、胸锁乳突肌一10、头颅11、胸锁乳突肌二12、胫阔肌二13、胸骨舌骨肌二14、肋骨四15、肋骨五16、肋骨六17、椎骨三18、胸锁乳突肌三19、斜方肌一20、竖脊肌一21、竖脊肌二22、竖脊肌三23、胸锁乳突肌四24、斜方肌二25、椎骨四26、椎骨五27、椎骨六28、椎骨七29、螺栓一30、球铰一31、球铰二32、球铰三33、球铰四34、球铰五35、球铰六36、椎骨八37、螺栓二38、球铰七39、螺栓三40、球铰八41、螺栓四42、椎骨九43、椎骨十44、椎骨十一45、椎骨十二46、椎骨十三47、椎骨十四48、球铰九49、螺栓五50、螺栓六51、椎骨十五52、球铰十53、球铰十一54、球铰十二55、球铰十三56、球铰十四57、球铰十五58。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明基于气动肌肉仿人脖子包括：骨盆1、椎骨一2、椎骨二3、肋骨一4、肋骨二5、肋骨三6、胸骨舌骨肌一7、胫阔肌一8、肩甲舌骨肌一9、胸锁乳突肌一10、头颅11、胸锁乳突肌二12、胫阔肌二13、胸骨舌骨肌二14、肋骨四15、肋骨五16、肋骨六17、椎骨三18、胸锁乳突肌三19、斜方肌一20、竖脊肌一21、竖脊肌二22、竖脊肌三23、胸锁乳突肌四24、斜方肌二25、椎骨四26、椎骨五27、椎骨六28、椎骨七29、螺栓一30、球铰一31、球铰二32、球铰三33、球铰四34、球铰五35、球铰六36、椎骨八37、螺栓二38、球铰七39、螺栓三40、球铰八41、螺栓四42、椎骨九43、椎骨十44、椎骨十一45、椎骨十二46、椎骨十三47、椎骨十四48、球铰九49、螺栓五50、螺栓六51、椎骨十五52、球铰十53、球铰十一54、球铰十二55、球铰十三56、球铰十四57、球铰十五58。其中，胸骨舌骨肌一7、胫阔肌一8、肩甲舌骨肌一9、胸锁乳突肌一10、胸锁乳突肌四24、斜方肌二25分别连接头颅11和肋骨三6驱动头颅俯仰、展、绕环，肋骨三6一端通过螺栓一30、椎骨三18与肋骨四15相连，另一端通过椎骨八37、螺栓二38与肋骨四15相连，椎骨三18和椎骨八37分别为前、后，胸锁乳突肌二12、胫阔肌二13、胸骨舌骨肌二14、胸锁乳突肌三19、斜方肌一20分别连接头颅11和肋骨四15驱动头颅俯仰、收、绕环；球铰六36通过螺纹分别连接椎骨八37和椎骨七29，球铰五35通过螺纹分别连接椎骨七29和椎骨六28，球铰四34通过螺纹分别连接椎骨六28和椎骨五27，球铰三33通过螺纹分别连接椎骨五27和椎骨四26，球铰二32通过螺纹分别连接椎骨四26和头颅11；球铰一31通过螺纹分别连接椎骨三18和椎骨二3，球铰七39通过螺纹分别连接椎骨八37和椎骨十四48，肋骨二5一端通过螺栓三40、椎骨二3与肋骨五16相连，另一端通过螺栓五50、椎骨十四48与肋骨五16相连，椎骨二3和椎骨十四48分别为前、后；球铰八41通过螺纹分别连接椎骨二3和椎骨一2，球铰九49通过螺纹分别连接椎骨十四48和椎骨十五52，肋骨一4一端通过螺栓四42、椎骨一2与肋骨六17相连，另一端通过螺栓六51、椎骨十五52与肋骨六17相连，椎骨一2和椎骨十五52分别为前、后；球铰十53通过螺纹分别连接椎骨十五52和椎骨九43，球铰十一54通过螺纹分别连接椎骨九43和椎骨十44，球铰十二55通过螺纹分别连接椎骨十44和椎骨十一45，球铰十三56通过螺纹分别连接椎骨十一45和椎骨十二46，球铰十四57通过螺纹分别连接椎骨十二46和椎骨十三47，球铰十五58通过螺纹分别连接椎骨十三47和骨盆1；竖脊肌一21、竖脊肌二22、竖脊肌三23分别连接骨盆1和头颅11驱动头颅仰、收展。

本发明，通过控制各模拟人的脖子肌肉的气动肌肉，实现仿人脖子位姿的控制，可以动态形象的模拟人脖子的动作，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脖子无法比拟的优势。

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。

Claims (3)

1.一种基于气动肌肉仿人脖子，其特征在于，它包括：骨盆(1)、椎骨一(2)、椎骨二(3)、肋骨一(4)、肋骨二(5)、肋骨三(6)、胸骨舌骨肌一(7)、胫阔肌一(8)、肩甲舌骨肌一(9)、胸锁乳突肌一(10)、头颅(11)、胸锁乳突肌二(12)、胫阔肌二(13)、胸骨舌骨肌二(14)、肋骨四(15)、肋骨五(16)、肋骨六(17)、椎骨三(18)、胸锁乳突肌三(19)、斜方肌一(20)、竖脊肌一(21)、竖脊肌二(22)、竖脊肌三(23)、胸锁乳突肌四(24)、斜方肌二(25)、椎骨四(26)、椎骨五(27)、椎骨六(28)、椎骨七(29)、椎骨八(37)、椎骨九(43)、椎骨十(44)、椎骨十一(45)、椎骨十二(46)、椎骨十三(47)、椎骨十四(48)、椎骨十五(52)。

其中，胸骨舌骨肌一(7)、胫阔肌一(8)、肩甲舌骨肌一(9)、胸锁乳突肌一(10)、胸锁乳突肌四(24)、斜方肌二(25)两端分别连接头颅(11)和肋骨三(6)，驱动头颅俯仰、展、绕环；

胸锁乳突肌二(12)、胫阔肌二(13)、胸骨舌骨肌二(14)、胸锁乳突肌三(19)、斜方肌一(20)两端分别连接头颅(11)和肋骨四(15)，驱动头颅俯仰、收、绕环；

竖脊肌一(21)、竖脊肌二(22)、竖脊肌三(23)分别连接骨盆(1)和头颅(11)驱动头颅仰、收展；

头颅(11)、椎骨四(26)、椎骨五(27)、椎骨六(28)、椎骨七(29)、椎骨八(37)、椎骨十四(48)、椎骨十五(52)、椎骨九(43)、椎骨十(44)、椎骨十一(45)、椎骨十二(46)、椎骨十三(47)、骨盆(1)按顺序两两之间可转动连接；

椎骨三(18)、椎骨二(3)、椎骨一(2)按顺序两两之间可转动连接；

肋骨三(6)一端通过椎骨三(18)与肋骨四(15)固定连接，另一端通过椎骨八(37)与肋骨四(15)固定连接，椎骨三(18)所在位置为人体正面，椎骨八(37)所在位置为人体后面；

肋骨二(5)一端通过椎骨二(3)与肋骨五(16)固定连接，另一端通过椎骨十四(48)与肋骨五(16)固定连接，椎骨二(3)所在位置为人体正面，椎骨十四(48)所在位置为人体后面；

肋骨一(4)一端通过椎骨一(2)与肋骨六(17)固定连接，另一端通过椎骨十五(52)与肋骨六(17)固定连接，椎骨一(2)所在位置为人体正面，椎骨十五(52)所在位置为人体后面。

2.根据权利要求1所述的基于气动肌肉仿人脖子，所有的可转动连接为球铰接。

3.根据权利要求1或2所述的基于气动肌肉仿人脖子，所有的固定连接为螺栓连接。