本實用新型涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新型仿生機械手臂控制裝置。

背景技術(shù)：

仿生機械手臂是機械制造與自動化領(lǐng)域機器人方向的研究熱點。在康復輔助機器人、服務機器人、仿生機械等應用領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。目前仿生機械手臂以電機驅(qū)動為主，在關(guān)節(jié)柔性、動態(tài)剛度和能量密度等方面都難以滿足使用要求?，F(xiàn)今國內(nèi)也有不少企業(yè)和研究所研制了氣動肌肉仿生機械手臂，對氣動肌肉的實際應用起到了很大的推動作用，中國專利申請公布號CN 105150190A，申請公布日2015.12.16，發(fā)明名稱：基于氣動肌肉的六自由度仿生機械手臂，該發(fā)明公開了一種基于氣動肌肉的六自由度仿生機械手臂，包括機架、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及機械手掌，其中上述肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及機械手掌依次連接固定在機架上，并采用氣動肌肉作為驅(qū)動器，由滑輪組件實現(xiàn)關(guān)節(jié)的擺動和旋轉(zhuǎn)。該發(fā)明體積小、柔性高、仿生程度高。但該專利技術(shù)存在缺少人類手臂一個自由度的不足。因為，人的手臂能夠?qū)崿F(xiàn)7個自由度，使得該專利技術(shù)仿生程度方面出現(xiàn)了折扣，降低了仿生動作的可靠性，因此，需要一種技術(shù)方案解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種新型仿生機械手臂控制裝置，使其實現(xiàn)七自由度仿生，仿生程度高、且仿生動作可靠。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本實用新型所述的一種新型仿生機械手臂，該手臂結(jié)構(gòu)上采用氣動肌肉1～16作為驅(qū)動器，使其由肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40、肘關(guān)節(jié)39和腕關(guān)節(jié)38組成的7自由度仿人機械手臂，各自由度均由氣動肌肉1～16驅(qū)動：機架上安裝有8根氣動肌肉9～16，實現(xiàn)類人手臂肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40的旋內(nèi)/旋外、屈/伸及內(nèi)收/外展的3個自由度；上臂安裝4根氣動肌肉5～8，實現(xiàn)肘關(guān)節(jié)39屈/伸、旋內(nèi)/旋外的2個自由度；前臂安裝4根氣動肌肉1～4，實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)38內(nèi)收/外展、屈/伸的2個自由度。

本實用新型手臂共有7個自由度，關(guān)節(jié)的驅(qū)動通過氣動肌肉1～16的相互對抗實現(xiàn)，其中腕關(guān)節(jié)38的2個自由度采用4根氣動肌肉1～4驅(qū)動；肘關(guān)節(jié)39的2個自由度采用4 根氣動肌肉5～8驅(qū)動；肩關(guān)節(jié)的3個自由度，其中對于肩關(guān)節(jié)I 41的旋轉(zhuǎn)運動采用4根氣動肌肉13～16驅(qū)動，肩關(guān)節(jié)II 40的屈伸運動采用4根氣動肌肉9～12驅(qū)動，以求更加穩(wěn)定地實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動，因而肩關(guān)節(jié)采用8根氣動肌肉9～16驅(qū)動，由此氣動回路由氣源33、氣動三聯(lián)件32、肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37、氣動肌肉1～16構(gòu)成。

氣源33是整個氣動回路的動力源，氣動三聯(lián)件32是將空氣過濾器、減壓閥和油霧器三種氣源處理元件組裝在一起，用于進入氣動回路的氣源凈化過濾和減壓至回路供給額定的氣源壓力值；肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35為控制肩關(guān)節(jié)的運動；肘關(guān)節(jié)回路36為控制肘關(guān)節(jié)39運動；腕關(guān)節(jié)回路37控制腕關(guān)節(jié)38運動。從而使得本實用新型手臂中每個關(guān)節(jié)的驅(qū)動都采用相對于人類拮抗肌的兩對氣動肌肉的對抗作用來實現(xiàn)。

肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37可獨立工作，肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37的開閉由兩位三通電磁閥28～31控制，兩位三通電磁閥28～31通電時，對應的回路工作，兩位三通電磁閥28～31斷電時，對應的回路不工作。比例壓力閥20、21用于調(diào)節(jié)腕關(guān)節(jié)38的4根氣動肌肉1～4內(nèi)部壓力值，比例壓力閥22、23用于調(diào)節(jié)肘關(guān)節(jié)39的4根氣動肌肉5～8內(nèi)部壓力值，比例壓力閥24、25、26、27用于調(diào)節(jié)肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40的8根氣動肌肉9～16內(nèi)部壓力值。

兩位四通電磁閥17用于選擇機械手臂手爪的上下或左右移動，兩位四通電磁閥18用于選擇前臂的彎曲或扭曲運動，兩位四通電磁閥19用于選擇整個機械手臂伸展或抬升運動。整個機械手臂肩關(guān)節(jié)I 41的旋轉(zhuǎn)運動無需兩位四通電磁閥控制。

當4個兩位三通電磁閥28～31均得電時，對于肩關(guān)節(jié)回路I34，比例壓力閥26調(diào)節(jié)氣動肌肉13、14，比例壓力閥27調(diào)節(jié)氣動肌肉15、16，改變兩對氣動肌肉13、14和氣動肌肉15、16的工作壓力，使得氣動肌肉13、14和氣動肌肉15、16的內(nèi)部壓力一對增加和另一對減少，從而帶動整個機械手臂進行旋轉(zhuǎn)運動；對于肩關(guān)節(jié)回路II35，比例壓力閥24調(diào)節(jié)氣動肌肉9、10，比例壓力閥25調(diào)節(jié)氣動肌肉11、12，實現(xiàn)整個機械手臂的屈伸運動；對于肘關(guān)節(jié)回路36，比例壓力閥22調(diào)節(jié)氣動肌肉5、6，比例壓力閥23調(diào)節(jié)氣動肌肉7、8，實現(xiàn)前臂的彎曲運動；對于腕關(guān)節(jié)回路37，比例壓力閥20調(diào)節(jié)氣動肌肉1、2，比例壓力閥21調(diào)節(jié)氣動肌肉3、4，實現(xiàn)機械手臂手爪的上下運動。當所有兩位四通電磁閥17、18、19失電時，可以分別實現(xiàn)肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38的其余運動。

本實用新型手臂的控制裝置包括觸摸屏64、Modbus總線63、數(shù)據(jù)采集控制板62、A/D54～61、D/A50～53、腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42、肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)II40、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)回路37、肘關(guān)節(jié)回路36、肩關(guān)節(jié)回路II35、肩關(guān)節(jié)回路I34、氣源33、氣動三聯(lián)件32、兩位三通電磁閥28～31、比例壓力閥20～27、兩位四通電磁閥17～19、氣動肌肉1～16，其連接關(guān)系為：

觸摸屏64與Modbus總線63電性連接，數(shù)據(jù)采集控制板62分別與氣源33、氣動三聯(lián)件32、A/D 54～61、D/A 50～53電性連接；D/A 50、腕關(guān)節(jié)回路37、兩位三通電磁閥28、比例壓力閥20、氣動肌肉1、腕關(guān)節(jié)38順次電性連接，比例壓力閥21分別與兩位三通電磁閥28、兩位四通電磁閥17電性連接，氣動肌肉2分別與兩位四通電磁閥17、腕關(guān)節(jié)38電性連接，氣動肌肉3分別與兩位四通電磁閥17、腕關(guān)節(jié)38電性連接，氣動肌肉4分別與比例壓力閥21、腕關(guān)節(jié)38電性連接；

D/A 51、肘關(guān)節(jié)回路36、兩位三通電磁閥29、比例壓力閥22、氣動肌肉5、肘關(guān)節(jié)39順次電性連接，比例壓力閥23分別與兩位三通電磁閥29、兩位四通電磁閥18電性連接，氣動肌肉6分別與兩位四通電磁閥18、肘關(guān)節(jié)39電性連接，氣動肌肉7分別與兩位四通電磁閥18、肘關(guān)節(jié)39電性連接，氣動肌肉8分別與比例壓力閥23、肘關(guān)節(jié)39電性連接；

D/A 52、肩關(guān)節(jié)回路II35、兩位三通電磁閥30、比例壓力閥24、氣動肌肉9、肩關(guān)節(jié)II40順次電性連接，比例壓力閥25分別與兩位三通電磁閥30、兩位四通電磁閥19電性連接，氣動肌肉10分別與兩位四通電磁閥19、肩關(guān)節(jié)II40電性連接，氣動肌肉11分別與兩位四通電磁閥19、肩關(guān)節(jié)II40電性連接，氣動肌肉12分別與比例壓力閥25、肩關(guān)節(jié)II40電性連接；

D/A 53、肩關(guān)節(jié)回路I34、兩位三通電磁閥31、比例壓力閥26、氣動肌肉13、肩關(guān)節(jié)I41順次電性連接，氣動肌肉14分別與比例壓力閥26、肩關(guān)節(jié)I41電性連接，比例壓力閥27分別與兩位三通電磁閥31、氣動肌肉15、16電性連接，氣動肌肉15與肩關(guān)節(jié)I41電性連接，氣動肌肉16與肩關(guān)節(jié)I41電性連接；

腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、A/D 60順次電性連接，腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、A/D 61順次電性連接，肘關(guān)節(jié)39、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、A/D 58順次電性連接，肘關(guān)節(jié)39、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、A/D59順次電性連接；

肩關(guān)節(jié)II40、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、A/D 56順次電性連接，肩關(guān)節(jié)II40、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、A/D57順次電性連接，肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42、A/D 54順次電性連接，肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、A/D55順次電性連接。

本實用新型控制裝置中共使用控制8個比例壓力閥20～27調(diào)節(jié)氣體介質(zhì)的壓力、流量，同時為了提高整個手臂肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)II40、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38的控制精度，采用多個腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42分別測量和反饋各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和壓力信號，以此構(gòu)成位置閉環(huán)反饋控制裝置。

其工作原理為：觸摸屏64提供了人機交互平臺，觸摸屏64和數(shù)據(jù)采集控制板62之間采用Modbus總線335通信協(xié)議，觸摸屏64作為系統(tǒng)的上位機，數(shù)據(jù)采集控制板62作為系統(tǒng)下位機，兩者通過Modbus總線335的SCI通信電路進行實時通信；

數(shù)據(jù)采集控制板62接收多個腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42分別發(fā)送的各自關(guān)節(jié)的角度信號和壓力信號，數(shù)據(jù)處理后經(jīng)D/A50～53轉(zhuǎn)換后輸出，輸出的壓力值和角度值控制比例壓力閥20～27輸出壓力信號調(diào)節(jié)所對應的兩對氣動肌肉的內(nèi)部壓力；

控制裝置反饋的各自關(guān)節(jié)的角度信號和壓力信號經(jīng)A/D54～61轉(zhuǎn)換后輸送到數(shù)據(jù)采集控制板62，經(jīng)過一定的PID和單神經(jīng)元控制算法進行處理，數(shù)據(jù)采集控制板62將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A50～53轉(zhuǎn)換后控制比例壓力閥20～27的開度，且開度根據(jù)D/A50～53轉(zhuǎn)換電路輸出電壓的大小變化而變化，而控制整個機械手臂的各個關(guān)節(jié)，實現(xiàn)各關(guān)節(jié)的閉環(huán)反饋控制，使各關(guān)節(jié)產(chǎn)生相應的運動結(jié)果。

有益效果：本實用新型公開的一種新型仿生機械手臂控制裝置，該手臂結(jié)構(gòu)上采用氣動肌肉作為驅(qū)動器，使其由肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)組成的七自由度仿人機械手臂；其控制裝置中共使用控制8個比例壓力閥，同時為了提高整個手臂各個關(guān)節(jié)的控制精度，采用多個關(guān)節(jié)壓力傳感器、關(guān)節(jié)角度傳感器分別測量和反饋各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和壓力信號，以此構(gòu)成位置閉環(huán)反饋控制裝置。該控制裝置受控性好，仿生程度高,能夠很好地實現(xiàn)人類手臂關(guān)節(jié)的柔順運動。

附圖說明

圖1是本實用新型手臂的氣動回路原理圖；

圖2是本實用新型控制裝置原理框圖。

具體實施方式

為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。

本實用新型所述的一種新型仿生機械手臂，該手臂結(jié)構(gòu)上采用氣動肌肉1～16作為驅(qū)動器，使其由肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40、肘關(guān)節(jié)39和腕關(guān)節(jié)38組成的7自由度仿人機械手臂，各自由度均由氣動肌肉1～16驅(qū)動：機架上安裝有8根氣動肌肉9～16，實現(xiàn)類人手臂肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40的旋內(nèi)/旋外、屈/伸及內(nèi)收/外展的3個自由度；上臂安裝4根氣動肌肉5～8，實現(xiàn)肘關(guān)節(jié)39屈/伸、旋內(nèi)/旋外的2個自由度；前臂安裝4根氣動肌肉1～4，實現(xiàn)腕關(guān)節(jié)38內(nèi)收/外展、屈/伸的2個自由度。

如圖1所示，本實用新型手臂的氣動回路原理圖，本實用新型手臂共有7個自由度，關(guān)節(jié)的驅(qū)動通過氣動肌肉1～16的相互對抗實現(xiàn)，其中腕關(guān)節(jié)38的2個自由度采用4根氣動肌肉1～4驅(qū)動；肘關(guān)節(jié)39的2個自由度采用4根氣動肌肉5～8驅(qū)動；肩關(guān)節(jié)的3個自由度，其中對于肩關(guān)節(jié)I 41的旋轉(zhuǎn)運動采用4根氣動肌肉13～16驅(qū)動，肩關(guān)節(jié)II 40的屈伸運動采用4根氣動肌肉9～12驅(qū)動，以求更加穩(wěn)定地實現(xiàn)關(guān)節(jié)運動，因而肩關(guān)節(jié)采用8根氣動肌肉9～16驅(qū)動，由此氣動回路由氣源33、氣動三聯(lián)件32、肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37、氣動肌肉1～16構(gòu)成。

氣源33是整個氣動回路的動力源，氣動三聯(lián)件32是將空氣過濾器、減壓閥和油霧器三種氣源處理元件組裝在一起，用于進入氣動回路的氣源凈化過濾和減壓至回路供給額定的氣源壓力值；肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35為控制肩關(guān)節(jié)的運動；肘關(guān)節(jié)回路36為控制肘關(guān)節(jié)39運動；腕關(guān)節(jié)回路37控制腕關(guān)節(jié)38運動。從而使得本實用新型手臂中每個關(guān)節(jié)的驅(qū)動都采用相對于人類拮抗肌的兩對氣動肌肉的對抗作用來實現(xiàn)。

肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37可獨立工作，肩關(guān)節(jié)回路I34、肩關(guān)節(jié)回路II35、肘關(guān)節(jié)回路36、腕關(guān)節(jié)回路37的開閉由兩位三通電磁閥28～31控制，兩位三通電磁閥28～31通電時，對應的回路工作，兩位三通電磁閥28～31斷電時，對應的回路不工作。比例壓力閥20、21用于調(diào)節(jié)腕關(guān)節(jié)38的4根氣動肌肉1～4內(nèi)部壓力值，比例壓力閥22、23用于調(diào)節(jié)肘關(guān)節(jié)39的4根氣動肌肉5～8內(nèi)部壓力值，比例壓力閥24、25、26、27用于調(diào)節(jié)肩關(guān)節(jié)I 41、肩關(guān)節(jié)II 40的8根氣動肌肉9～16內(nèi)部壓力值。

兩位四通電磁閥17用于選擇機械手臂手爪的上下或左右移動，兩位四通電磁閥18用于選擇前臂的彎曲或扭曲運動，兩位四通電磁閥19用于選擇整個機械手臂伸展或抬升運動。整個機械手臂肩關(guān)節(jié)I 41的旋轉(zhuǎn)運動無需兩位四通電磁閥控制。

當4個兩位三通電磁閥28～31均得電時，對于肩關(guān)節(jié)回路I34，比例壓力閥26調(diào)節(jié)氣動肌肉13、14，比例壓力閥27調(diào)節(jié)氣動肌肉15、16，改變兩對氣動肌肉13、14和氣動肌肉15、16的工作壓力，使得氣動肌肉13、14和氣動肌肉15、16的內(nèi)部壓力一對增加和另一對減少，從而帶動整個機械手臂進行旋轉(zhuǎn)運動；對于肩關(guān)節(jié)回路II35，比例壓力閥24調(diào)節(jié)氣動肌肉9、10，比例壓力閥25調(diào)節(jié)氣動肌肉11、12，實現(xiàn)整個機械手臂的屈伸運動；對于肘關(guān)節(jié)回路36，比例壓力閥22調(diào)節(jié)氣動肌肉5、6，比例壓力閥23調(diào)節(jié)氣動肌肉7、8，實現(xiàn)前臂的彎曲運動；對于腕關(guān)節(jié)回路37，比例壓力閥20調(diào)節(jié)氣動肌肉1、2，比例壓力閥21調(diào)節(jié)氣動肌肉3、4，實現(xiàn)機械手臂手爪的上下運動。當所有兩位四通電磁閥17、18、19失電時，可以分別實現(xiàn)肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38的其余運動。

如圖2所示，本實用新型手臂的控制裝置原理框圖，該控制裝置包括觸摸屏64、Modbus總線63、數(shù)據(jù)采集控制板62、A/D54～61、D/A50～53、腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42、肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)II40、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)回路37、肘關(guān)節(jié)回路36、肩關(guān)節(jié)回路II35、肩關(guān)節(jié)回路I34、氣源33、氣動三聯(lián)件32、兩位三通電磁閥28～31、比例壓力閥20～27、兩位四通電磁閥17～19、氣動肌肉1～16，其連接關(guān)系為：

觸摸屏64與Modbus總線63電性連接，數(shù)據(jù)采集控制板62分別與氣源33、氣動三聯(lián)件32、A/D 54～61、D/A 50～53電性連接；D/A 50、腕關(guān)節(jié)回路37、兩位三通電磁閥28、比例壓力閥20、氣動肌肉1、腕關(guān)節(jié)38順次電性連接，比例壓力閥21分別與兩位三通電磁閥28、兩位四通電磁閥17電性連接，氣動肌肉2分別與兩位四通電磁閥17、腕關(guān)節(jié)38電性連接，氣動肌肉3分別與兩位四通電磁閥17、腕關(guān)節(jié)38電性連接，氣動肌肉4分別與比例壓力閥21、腕關(guān)節(jié)38電性連接；

D/A 51、肘關(guān)節(jié)回路36、兩位三通電磁閥29、比例壓力閥22、氣動肌肉5、肘關(guān)節(jié)39順次電性連接，比例壓力閥23分別與兩位三通電磁閥29、兩位四通電磁閥18電性連接，氣動肌肉6分別與兩位四通電磁閥18、肘關(guān)節(jié)39電性連接，氣動肌肉7分別與兩位四通電磁閥18、肘關(guān)節(jié)39電性連接，氣動肌肉8分別與比例壓力閥23、肘關(guān)節(jié)39電性連接；

D/A 52、肩關(guān)節(jié)回路II35、兩位三通電磁閥30、比例壓力閥24、氣動肌肉9、肩關(guān)節(jié)II40順次電性連接，比例壓力閥25分別與兩位三通電磁閥30、兩位四通電磁閥19電性連接，氣動肌肉10分別與兩位四通電磁閥19、肩關(guān)節(jié)II40電性連接，氣動肌肉11分別與兩位四通電磁閥19、肩關(guān)節(jié)II40電性連接，氣動肌肉12分別與比例壓力閥25、肩關(guān)節(jié)II40電性連接；

D/A 53、肩關(guān)節(jié)回路I34、兩位三通電磁閥31、比例壓力閥26、氣動肌肉13、肩關(guān)節(jié)I41順次電性連接，氣動肌肉14分別與比例壓力閥26、肩關(guān)節(jié)I41電性連接，比例壓力閥27分別與兩位三通電磁閥31、氣動肌肉15、16電性連接，氣動肌肉15與肩關(guān)節(jié)I41電性連接，氣動肌肉16與肩關(guān)節(jié)I41電性連接；

腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、A/D 60順次電性連接，腕關(guān)節(jié)38、腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、A/D 61順次電性連接，肘關(guān)節(jié)39、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、A/D 58順次電性連接，肘關(guān)節(jié)39、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、A/D59順次電性連接；

肩關(guān)節(jié)II40、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、A/D 56順次電性連接，肩關(guān)節(jié)II40、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、A/D57順次電性連接，肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42、A/D 54順次電性連接，肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、A/D55順次電性連接。

本實用新型控制裝置中共使用控制8個比例壓力閥20～27調(diào)節(jié)氣體介質(zhì)的壓力、流量，同時為了提高整個手臂肩關(guān)節(jié)I41、肩關(guān)節(jié)II40、肘關(guān)節(jié)39、腕關(guān)節(jié)38的控制精度，采用多個腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42分別測量和反饋各自關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角和壓力信號，以此構(gòu)成位置閉環(huán)反饋控制裝置。

其工作原理為：觸摸屏64提供了人機交互平臺，觸摸屏64和數(shù)據(jù)采集控制板62之間采用Modbus總線335通信協(xié)議，觸摸屏64作為系統(tǒng)的上位機，數(shù)據(jù)采集控制板62作為系統(tǒng)下位機，兩者通過Modbus總線335的SCI通信電路進行實時通信；

數(shù)據(jù)采集控制板62接收多個腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42分別發(fā)送的各自關(guān)節(jié)的角度信號和壓力信號，數(shù)據(jù)處理后經(jīng)D/A50～53轉(zhuǎn)換后輸出，輸出的壓力值和角度值控制比例壓力閥20～27輸出壓力信號調(diào)節(jié)所對應的兩對氣動肌肉的內(nèi)部壓力；

控制裝置反饋的各自關(guān)節(jié)的角度信號和壓力信號經(jīng)A/D54～61轉(zhuǎn)換后輸送到數(shù)據(jù)采集控制板62，經(jīng)過一定的PID和單神經(jīng)元控制算法進行處理，數(shù)據(jù)采集控制板62將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)D/A50～53轉(zhuǎn)換后控制比例壓力閥20～27的開度，且開度根據(jù)D/A50～53轉(zhuǎn)換電路輸出電壓的大小變化而變化，而控制整個機械手臂的各個關(guān)節(jié)，實現(xiàn)各關(guān)節(jié)的閉環(huán)反饋控制，使各關(guān)節(jié)產(chǎn)生相應的運動結(jié)果。

進一步，比例壓力閥20～27選用SMC公司型號為VY110的比例壓力閥，VY110是由電磁閥和減壓閥組成的能控制壓力和方向的復合型比例壓力閥，它利用一個高速通斷的兩位三通電磁閥來控制減壓閥的調(diào)壓活塞的上腔壓力，VY110處于工作狀態(tài)時，允許通過的壓力和電壓控制信號成線性關(guān)系，即靜態(tài)壓力特性曲線是線性的；兩位三通電磁閥28～31選用SMC公司型號為VT301產(chǎn)品的兩位三通電磁閥，VT301使用壓力范圍為0～1.0MPa；氣動三聯(lián)件32的過濾器選用FESTO公司型號為LF-D-5M-MINI產(chǎn)品的過濾器,使用壓力范圍為0～12bar；氣源33根據(jù)氣動肌肉1～16最大使用壓力為0.6MPa，選用日豹公司生產(chǎn)的型號為V-0.17/7空氣壓縮機作為供氣裝置，其最大壓力為0.9MPa，排氣量0.17m³/min。

進一步，數(shù)據(jù)采集控制板62采用阿爾泰公司生產(chǎn)的型號為USB2089來實現(xiàn)整個控制裝置的模擬信號和數(shù)字信號的輸入、輸出以及信號轉(zhuǎn)換，USB2089是一款基于USB總線的數(shù)據(jù)采集控制板，可直接與計算機的USB接口相連接，構(gòu)成本實用新型的數(shù)據(jù)采集、波形分析和數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)采集控制板62設(shè)有14位的A/D轉(zhuǎn)換器和12位的D/A轉(zhuǎn)換器，可提供16路單端模擬信號輸入，8路雙端模擬信號輸入，8路D/A模擬信號輸出和8路數(shù)字信號輸入、輸出；A/D模擬信號的輸入量程有±5V和±10V兩種，本實用新型采用±5V；D/A輸出量程有4種，本實用新型采用0～5V量程范圍；腕關(guān)節(jié)角度傳感器48、肘關(guān)節(jié)角度傳感器46、肩關(guān)節(jié)II角度傳感器44、肩關(guān)節(jié)I角度傳感器42采用江晶翔公司的精密角度位移傳感器WDS36-3-V2；腕關(guān)節(jié)壓力傳感器49、肘關(guān)節(jié)壓力傳感器47、肩關(guān)節(jié)II壓力傳感器45、肩關(guān)節(jié)I壓力傳感器43采用SMC公司型號為PSE530的壓力傳感器。