一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，该机构包括胸甲、背甲、两个腋下支撑和两个液压缸系统组件，胸甲和背甲的上端通过弹性连接带连接，胸甲和背甲的下部侧面通过两个腋下支撑连接在一起，背甲、胸甲、腋下支撑整体构成马甲状，佩戴在人体上身，三者的连接处均通过弹性连接带连接；在胸甲的前端面上左右对称安装两个液压缸系统组件，且两个液压缸系统组件的结构完全相同；每个液压缸系统组件均包括上铰支架、液压缸和下铰支架，液压缸两端装有杆端球轴承，液压缸两端分别通过销轴连接方式与上铰支架、下铰支架相互连接。该机构可以在人在进行搬抬重物动作时，提供前胸支撑的同时，使人在搬重物时弯腰、起身更省力。

An upper body breast assist mechanism for assisting exoskeleton robot

The utility model relates to an upper body forechest booster mechanism for a force-assisted exoskeleton robot, which comprises a chest armor, a back armor, two axillary supports and two hydraulic cylinder system components. The upper end of the chest armor and the back armor are connected by an elastic connecting belt, the lower side of the chest armor and the back armor are connected by two axillary supports, and the back armor is connected by a back armor. The trunk armor and the armpit support are integrally in the shape of a waistcoat, which is worn on the upper part of the human body. The joints of the three parts are connected by an elastic connecting belt. Two hydraulic cylinder system components are symmetrically installed on the front face of the trunk armor, and the structure of the two hydraulic cylinder system components is identical. Each hydraulic cylinder system component includes an upper hinge support. The two ends of the hydraulic cylinder are equipped with rod end ball bearings. The two ends of the hydraulic cylinder are connected with the upper hinge bracket and the lower hinge bracket respectively by pin shaft connection. The mechanism can provide the front chest support while carrying heavy objects, and make people bend and get up more labor-saving.

【技术实现步骤摘要】
一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构
本技术涉及助力外骨骼机器人
，具体为一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构。
技术介绍
外骨骼机器人系统实质上是一种可穿戴的人机一体化系统，穿戴在操作者的身体外部，是一种人工骨骼，也是一种机械机构，同时又融合了及机器人学、人体工程学、控制理论、传感器技术、信息处理技术等领域。外骨骼机器人为操作者提供诸如保护、身体支撑、助力、助行等功能，大大的提升了人类的负重能力，提高人类的工作效率。目前，在军事、医疗、救灾、工业制造施工等各方面，具有广泛的应用前景。现有的助力外骨骼装置主要是上肢助力外骨骼和下肢助力外骨骼。申请号为201711183894.2的中国专利公开一种上肢助力外骨骼装置，设置背带、肩部内侧关节、肩部前伸关节、下臂气液驱动缸、肘关节、下臂支撑架，背带与肩部内侧关节通过单向回转结构相连，主要是能增强人体手臂力量，提高人体提重物能力，同是能够保护手臂，但是对人体搬抬重物时弯腰起身等动作情况的助力和身体支撑明显不足。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是：提供一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构。该机构可以在人在进行搬抬重物等类似动作时，提供上体前胸支撑的同时，帮助人在搬重物时弯腰、起身更省力，并起到保护作用。本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，其特征在于该机构包括胸甲、背甲、两个腋下支撑和两个液压缸系统组件，胸甲和背甲的上端通过弹性连接带连接，胸甲和背甲的下部侧面通过两个腋下支撑连接在一起，背甲、胸甲、腋下支撑整体构成马甲状，佩戴在人体上身，三者的连接处均通过弹性连接带连接；在胸甲的前端面上设有左右对称的向中间倾斜的固定端结构，两个液压缸系统组件安装在固定端结构下端的胸甲前壳上，且两个液压缸系统组件的结构完全相同；每个液压缸系统组件均包括上铰支架、液压缸和下铰支架，液压缸两端装有杆端球轴承，液压缸两端分别通过销轴连接方式与上铰支架、下铰支架相互连接；上铰支架通过螺钉连接固定在胸甲上，下铰支架通过螺栓固定在下铰连接板上，所述下铰连接板同时连接人体髋关节部位的髋关节支撑板。与现有技术相比，本技术的有益效果是：由于人具有形状复杂易受伤害的特点，本技术前胸助力机构，依据人体工程学原则，能够很好的与人体贴合，设计有柔弹性部件，舒适性更好，能够在人进行搬抬重物等类似行为时，产生支撑、助力以及保护来辅助使用者弯腰、起身。主要应用于人在进行搬抬重物等类似动作时，液压缸跟随收缩、伸展，提供对人体的支撑、助力及保护，从而减少人体腰部等关节压力。本技术中胸甲及背甲的设计均结合人体工程学，能够完好的与人体前胸、后背贴合，且采用中空形式，更加轻量化，具有仿生性好、舒适性好、重量轻等特点，三者之间通过弹性连接带连接，对不同人体身材实用性广，穿戴和使用方便。本技术中连接液压缸所用上、下铰支架中铰链相对于上下铰支座可以旋转，液压缸两端通过销轴以及杆端球轴承方式与上、下铰支架连接，使得液压缸可实现跟随使用者实现俯仰、偏转等动作；采用液压源动力，负重能力强，而且相对于气压系统，系统刚度和稳定性较强，同时提高系统柔顺能力和运行精度。本技术前胸助力外骨骼机构简单高效，舒适性好，人性化，节约资源。附图说明图1为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构一种实施例的主视结构示意图；图2为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构一种实施例的后视结构示意图；图3(a)为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构胸甲前壳101的主视结构示意图；图3(b)为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构胸甲前壳101的后视结构示意图；图4为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构胸甲后壳102的主视结构示意图；图5为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构背甲前壳201的后视结构示意图；图6为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构背甲后壳202主视结构示意图；图7为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构上铰支架4装配体连接方式立体结构示意图；图8为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构上铰支架4装配体连接方式剖面结构示意图；图9为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构下铰支架6装配体连接方式立体结构示意图；图10为本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构下铰连接板7立体结构示意图；其中：1、胸甲；2、背甲；3、腋下支撑；4、上铰支架；5、液压缸；6、下铰支架；7、下铰连接板；8、髋关节支撑板；101胸甲前壳；102胸甲后壳；201背甲前壳；202背甲后壳；401上铰支座；402铰链；403卡座；601下铰支座。具体实施方式下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请的保护范围。本技术助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构(简称前胸助力机构或机构，参见图1-9)，包括胸甲1、背甲2、两个腋下支撑3和两个液压缸系统组件，胸甲1和背甲2的上端通过弹性连接带连接，胸甲1和背甲2的下部侧面通过两个腋下支撑3连接在一起，背甲、胸甲、腋下支撑整体构成马甲状，佩戴在人体上身，三者的连接处均通过弹性连接带连接；在胸甲1的前端面上左右对称安装两个液压缸系统组件，且两个液压缸系统组件的结构完全相同；每个液压缸系统组件均包括上铰支架4、液压缸5和下铰支架6，液压缸两端装有杆端球轴承，液压缸两端分别通过销轴连接方式与上铰支架4、下铰支架6相互连接；上铰支架4通过螺钉连接固定在胸甲1上，下铰支架6通过螺栓固定在下铰连接板7上，所述下铰连接板同时连接人体髋关节部位的髋关节支撑板8；两个液压缸整体呈八字倾斜布置，与胸甲连接部分的液压缸一端的为八字小口方向。本技术的进一步特征在于所述胸甲1设计结合人体工程学，能够完好的与人体前胸贴合，胸甲由胸甲前壳101和胸甲后壳102组成，胸甲前壳101和胸甲后壳102通过螺钉连接；所述胸甲前壳内部中空(参见图3(a)和图3(b))，考虑到轻量化原则，中空部分内设有有横向和纵向交错的胸甲加强筋1012，该胸甲加强筋整体呈M型，增强支撑强度；胸甲前壳前端面上设有左右对称的向中间倾斜的固定端结构1011，所述固定端结构1011整体呈梯形斜坡状，具有支撑上铰支架的凸起端面；上铰支架固定在固定端结构下端的胸甲前壳上；所述胸甲后壳(参见图4)四角均设有用于绑缚弹性连接带的胸甲槽口1021，四个胸甲槽口呈左右对称布置。本技术的进一步特征在于所述背甲2设计结合人体工程学，能够完好的与人体后背贴合，背甲由背甲前壳201和背甲后壳202组成，背甲前壳201和背甲后壳202通过10个相间螺钉连接，有部分接触面，考虑到轻量化原则，所述背甲前壳201(参见图5)内部中空，中空部分内设有横向和纵向交错的背甲加强筋2011，该背甲加强筋呈“井”字型，背甲前壳的外表面连接外部背负结构；所述背甲后壳202(参见图6)四角设有用于绑缚弹性连接带的背甲槽口2021，四个背甲槽口呈左右对称设置。本技术的进一步特征在于所述上铰支架4(参见图7-8)包括上铰支座401、铰链402和卡座403，其中上铰支座401为锐角弯折板，具有斜面和底面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，其特征在于该机构包括胸甲、背甲、两个腋下支撑和两个液压缸系统组件，胸甲和背甲的上端通过弹性连接带连接，胸甲和背甲的下部侧面通过两个腋下支撑连接在一起，背甲、胸甲、腋下支撑整体构成马甲状，佩戴在人体上身，三者的连接处均通过弹性连接带连接；在胸甲的前端面上设有左右对称的向中间倾斜的固定端结构，两个液压缸系统组件安装在固定端结构下端的胸甲前壳上，且两个液压缸系统组件的结构完全相同；每个液压缸系统组件均包括上铰支架、液压缸和下铰支架，液压缸两端装有杆端球轴承，液压缸两端分别通过销轴连接方式与上铰支架、下铰支架相互连接；上铰支架通过螺钉连接固定在胸甲上，下铰支架通过螺栓固定在下铰连接板上，所述下铰连接板同时连接人体髋关节部位的髋关节支撑板。

【技术特征摘要】
1.一种助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，其特征在于该机构包括胸甲、背甲、两个腋下支撑和两个液压缸系统组件，胸甲和背甲的上端通过弹性连接带连接，胸甲和背甲的下部侧面通过两个腋下支撑连接在一起，背甲、胸甲、腋下支撑整体构成马甲状，佩戴在人体上身，三者的连接处均通过弹性连接带连接；在胸甲的前端面上设有左右对称的向中间倾斜的固定端结构，两个液压缸系统组件安装在固定端结构下端的胸甲前壳上，且两个液压缸系统组件的结构完全相同；每个液压缸系统组件均包括上铰支架、液压缸和下铰支架，液压缸两端装有杆端球轴承，液压缸两端分别通过销轴连接方式与上铰支架、下铰支架相互连接；上铰支架通过螺钉连接固定在胸甲上，下铰支架通过螺栓固定在下铰连接板上，所述下铰连接板同时连接人体髋关节部位的髋关节支撑板。2.根据权利要求1所述的助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，其特征在于两个液压缸整体呈八字倾斜布置，与胸甲连接部分的液压缸一端的为八字小口方向。3.根据权利要求1所述的助力外骨骼机器人用上体前胸助力机构，其特征在于所述上铰支架包括上铰支座、铰链和卡座，其中上铰支座为锐角弯折板，具有斜面和底面，斜面与底面呈60-70°夹角；所述铰链为双耳型，下端有贯通槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯庆隆，杨冬，王世杰，郝春波，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：天津,12