一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，包括机械臂装置、支撑装置和抓取装置，机械臂装置包括基座、动力组件和手臂组件，手臂组件13是机械臂装置1的主要握持部件，手臂组件13的运动通过动力组件12来实现，动力组件12带动手臂组件13作空间运动，把手部送到空间运动范围内任意一点，通过独特的机构结构设计，实现手臂的自由伸展，使其具有放松伸展和小臂抬起两种形态，并让两种姿态自由过渡。本发明专利技术结构合理，实用价值较高，可以提高人的能力，实现轻松搬运重物、减轻工人工作强度。

Wearable upper limb exoskeleton boosting device

The invention discloses an upper limb exoskeleton wearable power assisting device, including mechanical arm device, supporting device and gripping device, mechanical arm device comprises a base, power module and arm assembly arm assembly 13 is the main components of mechanical arm holding device 1, arm assembly 13 movement through the power assembly 12, power 12 drive arm assembly 13 component motion, a handle to the spatial movement within the scope of any point, through the mechanism of the special structure design and Realization of the free arm stretch, stretch and relax. It has small arm lift and two forms, and two kinds of attitude free transition. The invention has the advantages of reasonable structure and high practical value, can improve people's ability, and can easily carry heavy objects and reduce the working intensity of workers.

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置
本专利技术涉及一种助力装置，更具体的说是涉及一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置。
技术介绍
现有的机械外骨骼具有机械肢体和关节结构，肢体由金属材料制造并由各机械关节连接，各机械关节受安装在关节处的电机或液压装置驱动，机械关节驱动机械肢体带动佩戴者的肢体运动，从而达到助力效果，是一种对人机互动要求非常高的设备。上肢外骨骼机器人的研究目的是为了使上肢能量增大,从而增强人的能力,使其在抬举重物时拥有更大的力和能量。并且在上肢外骨骼机器人辅助人进行动作时要确保动作位置的精确性,以免对人或其他事物产生伤害。上肢外骨骼机器人系统主要包括安装在人手上的外骨骼机械臂,传感器,控制器以及执行装置。通过对人的上肢运动意图的精确分析而产生控制信号对执行机构进行控制,在控制的基础上还要进行动力学的建模和仿真,使其可在现实中实现。现有的上肢外骨骼机器人结构复杂，造价过高，实用价值较低。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，结构合理，实用价值较高，可以提高人的能力，实现轻松搬运重物、减轻工人工作强度的目的。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，包括机械臂装置、支撑装置和抓取装置，所述机械臂装置一端和支撑装置相连，另一端和抓取装置相连，所述机械臂装置包括基座、动力组件和手臂组件，所述动力组件包括第一传动件、第二传动件、从动件和气缸，所述第一传动件和第二传动件的前端分别铰接在基座上，所述第一传动件的尾端铰接在第一三角盘的一角，所述第二传动件的尾端铰接在第二三角盘的一角，所述从动件前端和手臂组件铰接，后端和气缸上端连接，所述气缸下端和第一传动件相连；所述手臂组件包括第一大臂、第二大臂、小臂、大臂支撑轴、第一小臂支撑轴和第二小臂支撑轴，所述大臂支撑轴的前端和从动件后端铰接，所述大臂支撑轴的尾端和小臂前端铰接，所述小臂前部设置有第一连接杆，所述第一连接杆贯穿小臂，所述小臂的尾端铰接有第二连接杆，所述第二连接杆贯穿小臂，所述第一大臂和第二大臂的前端铰接在基座上，所述第二大臂的前端和从动件的前端相铰接，所述第一大臂的尾端和第一小臂支撑轴的前端分别和第一三角盘的一角铰接，所述第二大臂的尾端和第二小臂支撑轴的前端分别和第二三角盘的一角铰接，所述第一小臂支撑轴的尾端和第一手踝铰接；所述第二小臂支撑轴的尾端和第二手踝铰接，所述第一大臂和第二大臂的尾端分别连接在第一连接杆的两端，所述第一手踝和第二手踝的一端分别连接在第二连接杆的两端；采用单刀单掷的开关来控制气缸的伸缩，气缸活塞杆向上移动，带动从动件移动，从动件带动大臂支撑轴移动，大臂支撑轴带动小臂移动，小臂带动抓取装置向下摆动，气缸活塞杆向下移动复位，抓取装置向上摆动。作为本专利技术的进一步改进，所述第一大臂和第二大臂的前端和尾端均呈弧状，所述第一大臂和第二大臂的长度均为381.5mm，所述第一大臂和第二大臂前端的弧度半径均为22.5mm，所述第一大臂和第二大臂尾端的弧度半径均为10mm；所述小臂的前端和尾端均呈弧状，所述小臂的长度均为373.5mm，所述小臂前端的弧度半径为7.5mm，所述小臂尾端的弧度半径为10mm。作为本专利技术的进一步改进，所述第一传动件和第二传动件呈长条状，所述第一传动件的两端向同一方向弯折形成第一弯折部，所述第二传动件的两端向同一方向弯折形成第二弯折部，所述第一弯折部和第二弯折部的弯折的角度均为30度。作为本专利技术的进一步改进，所述支撑装置包括背部支撑架和肩膀滑竿，所述背部支撑架的上端连接在肩膀滑竿上，所述肩膀滑竿的两端固定在基座上，柔性绑带绑将第一大臂、第二大臂和小臂与人的手臂相互绑定，将背部支撑架绑在人的腰部。作为本专利技术的进一步改进，所述肩膀滑竿和基座之间通过吊环螺钉连接，所述肩膀滑竿两侧附近分别设置有一个弓形扣。作为本专利技术的进一步改进，所述抓取装置包括支撑杆、活动指和电机，所述支撑杆一端固定在第一手踝上，所述支撑杆另一端上设置有凹槽，所述电机安装在支撑杆上，所述活动指一端铰接在电机的转轴上，所述活动指的另一端和凹槽相配合。作为本专利技术的进一步改进，所述手臂组件、支撑装置和抓取装置均采用镁铝合金材料制成。本专利技术包括机械臂装置、支撑装置和抓取装置，所述机械臂装置一端和支撑装置相连，另一端和抓取装置相连，所述机械臂装置包括基座、动力组件和手臂组件，所述动力组件包括第一传动件、第二传动件、从动件和气缸，所述手臂组件包括第一大臂、第二大臂、小臂、大臂支撑轴、第一小臂支撑轴和第二小臂支撑轴，通过大臂支撑轴、第一小臂支撑轴、第二小臂支撑轴和三角盘的连接，形成稳定的四杆联动机构，能够很好地渡过运动不确定位置，也能够增加最大启动牵引力。大臂作为主动件，在运动时带动小臂，从而完成伸展的动作。额外增加的大、小臂支撑轴、三角盘的设计，限制了运动角度，避免了运动角度过大造成的机构破坏，增加了机构的稳定性，提高了运动的传递效率。气缸开启时小臂自动伸缩抬起重物并保持，在完成操作后只需要关闭气缸，小臂就会自动恢复到原位，从而达到自由控制手臂伸展的目的，提高机构的效率。通过独特的机构结构设计，实现手臂的自由伸展，使其具有放松伸展和小臂抬起两种形态，并让两种姿态自由过渡，本专利技术结构合理，实用价值较高，可以提高人的能力，实现轻松搬运重物、减轻工人工作强度。附图说明图1为本专利技术的立体图；图2为本专利技术机械臂装置的立体图；图3为本专利技术机动力组件和手臂组件的立体图；图4为本专利技术机械臂装置的局部立体图；图5为本专利技术小臂在运动时的动力简化图。具体实施方式下面将结合附图所给出的实施例对本专利技术做进一步的详述。参照图1-5所示，本实施例的一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，包括机械臂装置1、支撑装置2和抓取装置3，机械臂装置1一端和支撑装置2相连，另一端和抓取装置3相连，机械臂装置1包括基座11、动力组件12和手臂组件13，动力组件12包括第一传动件121、第二传动件122、从动件123和气缸124，第一传动件121和第二传动件122的前端分别铰接在基座11上，第一传动件121的尾端铰接在第一三角盘4的一角，第二传动件122的尾端铰接在第二三角盘5的一角，从动件123前端和手臂组件13铰接，后端和气缸124上端连接，气缸124下端和第一传动件121相连；手臂组件13包括第一大臂131、第二大臂132、小臂133、大臂支撑轴134、第一小臂支撑轴135和第二小臂支撑轴136，大臂支撑轴134的前端和从动件123后端铰接，大臂支撑轴134的尾端和小臂133前端铰接，小臂133前部设置有第一连接杆6，第一连接杆6贯穿小臂133，小臂133的尾端铰接有第二连接杆7，第二连接杆7贯穿小臂133，第一大臂131和第二大臂132的前端铰接在基座11上，第二大臂132的前端和从动件123的前端相铰接，第一大臂131的尾端和第一小臂支撑轴135的前端分别和第一三角盘4的一角铰接，第二大臂132的尾端和第二小臂支撑轴136的前端分别和第二三角盘5的一角铰接，第一小臂支撑轴135的尾端和第一手踝8铰接；第二小臂支撑轴136的尾端和第二手踝9铰接，第一大臂131和第二大臂132的尾端分别连接在第一连接杆6的两端，第一手踝8和第二手踝9的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，包括机械臂装置(1)、支撑装置(2)和抓取装置(3)，所述机械臂装置(1)一端和支撑装置(2)相连，另一端和抓取装置(3)相连，其特征在于：所述机械臂装置(1)包括基座(11)、动力组件(12)和手臂组件(13)，所述动力组件(12)包括第一传动件(121)、第二传动件(122)、从动件(123)和气缸(124)，所述第一传动件(121)和第二传动件(122)的前端分别铰接在基座(11)上，所述第一传动件(121)的尾端铰接在第一三角盘(4)的一角，所述第二传动件(122)的尾端铰接在第二三角盘(5)的一角，所述从动件(123)前端和手臂组件(13)铰接，后端和气缸(124)上端连接，所述气缸(124)下端和第一传动件(121)相连；所述手臂组件(13)包括第一大臂(131)、第二大臂(132)、小臂(133)、大臂支撑轴(134)、第一小臂支撑轴(135)和第二小臂支撑轴(136)，所述大臂支撑轴(134)的前端和从动件(123)后端铰接，所述大臂支撑轴(134)的尾端和小臂(133)前端铰接，所述小臂(133)前部设置有第一连接杆(6)，所述第一连接杆(6)贯穿小臂(133)，所述小臂(133)的尾端铰接有第二连接杆(7)，所述第二连接杆(7)贯穿小臂(133)，所述第一大臂(131)和第二大臂(132)的前端铰接在基座(11)上，所述第二大臂(132)的前端和从动件(123)的前端相铰接，所述第一大臂(131)的尾端和第一小臂支撑轴(135)的前端分别和第一三角盘(4)的一角铰接，所述第二大臂(132)的尾端和第二小臂支撑轴(136)的前端分别和第二三角盘(5)的一角铰接，所述第一小臂支撑轴(135)的尾端和第一手踝(8)铰接；所述第二小臂支撑轴(136)的尾端和第二手踝(9)铰接，所述第一大臂(131)和第二大臂(132)的尾端分别连接在第一连接杆(6)的两端，所述第一手踝(8)和第二手踝(9)的一端分别连接在第二连接杆(7)的两端；采用单刀单掷的开关来控制气缸(124)的伸缩，气缸(124)在开启时，带动从动件(123)移动，从动件(123)带动大臂支撑轴(134)移动，大臂支撑轴(134)带动小臂(133)移动，小臂(133)带动抓取装置(3)移动，将固定在抓取装置(3)中的重物抬起，在完成操作后，气缸(124)关闭，小臂(133)恢复到原位。...

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴的上肢外骨骼助力装置，包括机械臂装置(1)、支撑装置(2)和抓取装置(3)，所述机械臂装置(1)一端和支撑装置(2)相连，另一端和抓取装置(3)相连，其特征在于：所述机械臂装置(1)包括基座(11)、动力组件(12)和手臂组件(13)，所述动力组件(12)包括第一传动件(121)、第二传动件(122)、从动件(123)和气缸(124)，所述第一传动件(121)和第二传动件(122)的前端分别铰接在基座(11)上，所述第一传动件(121)的尾端铰接在第一三角盘(4)的一角，所述第二传动件(122)的尾端铰接在第二三角盘(5)的一角，所述从动件(123)前端和手臂组件(13)铰接，后端和气缸(124)上端连接，所述气缸(124)下端和第一传动件(121)相连；所述手臂组件(13)包括第一大臂(131)、第二大臂(132)、小臂(133)、大臂支撑轴(134)、第一小臂支撑轴(135)和第二小臂支撑轴(136)，所述大臂支撑轴(134)的前端和从动件(123)后端铰接，所述大臂支撑轴(134)的尾端和小臂(133)前端铰接，所述小臂(133)前部设置有第一连接杆(6)，所述第一连接杆(6)贯穿小臂(133)，所述小臂(133)的尾端铰接有第二连接杆(7)，所述第二连接杆(7)贯穿小臂(133)，所述第一大臂(131)和第二大臂(132)的前端铰接在基座(11)上，所述第二大臂(132)的前端和从动件(123)的前端相铰接，所述第一大臂(131)的尾端和第一小臂支撑轴(135)的前端分别和第一三角盘(4)的一角铰接，所述第二大臂(132)的尾端和第二小臂支撑轴(136)的前端分别和第二三角盘(5)的一角铰接，所述第一小臂支撑轴(135)的尾端和第一手踝(8)铰接；所述第二小臂支撑轴(136)的尾端和第二手踝(9)铰接，所述第一大臂(131)和第二大臂(132)的尾端分别连接在第一连接杆(6)的两端，所述第一手踝(8)和第二手踝(9)的一端分别连接在第二连接杆(7)的两端；采用单刀单掷的开关来控制气缸(124)的伸缩，气缸(124)在开启时，带动从动件(123)移动，从动件(123)带动大臂支撑轴(134)移动，大臂支撑轴(134)带动小臂(133)移动，小臂(133)带动抓取装置(3)移动，将固定在抓取装置(3)中的重物...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛，李美琴，姚楚键，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33