根据人体肩关节的特点设计了一种气动人工肌肉驱动的柔性仿生肩关节,推导了该仿生关节的逆运动学模型;以仿生关节最小输出转矩、气动人工肌肉输出力模型以及最大收缩率作为约束条件,以仿生关节运动范围最大为目标函数,利用遗传算法对该仿生关节的多个结构参数进行优化设计。优化结果表明,优化后的关节运动范围明显增大,有效提高了该仿生关节的灵活性。

气动系统以其具有结构简单、无污染、维修方便等优点，得到越来越广泛的应用。基于人体的拮抗肌对拉驱动原理，利用气动人工肌肉（PAM）驱动器，设计了三自由度（3-DOF）的仿生关节。在Adams环境下建立关节模型虚拟样机，并对其进行了运动仿真。仿真结果表明，该仿生关节结构运动曲线平滑、运动平稳、柔顺性好，满足设计要求。除此之外，对加工出的原理样机进行了可行性实验验证，绕X轴的旋转实验表明：a．当充气压力越大，前臂平台转角速度越快，b．当充气压力在0．2MPa及以上时前臂平台转角达到所需角度。绕Z轴的转角实验表明，前臂圆盘的转角范围为可达所需角度，验证了机构的可行性。