腰部外骨骼机器人制造技术

技术编号:20317426 阅读:6 留言:0更新日期:2019-02-13 01:15
腰部外骨骼机器人,包括背部支撑装置、髋部连接装置、腿部储能装置及顶腿装置,背部支撑装置与髋部连接装置中部固定连接,髋部连接装置的两端部与腿部储能装置固定连接,腿部储能装置与顶腿装置固定连接,背部支撑装置可贴合地穿戴于人体的背部,极大地改善了人体穿戴的舒适性,穿戴步骤简单,操作简单快捷,腿部储能装置采用曲柄滑块机构结合弹簧的设计方式,完成对用户穿戴外骨骼弯腰时的能量储存后,当人体从弯腰状态向站立状态转换时,弹簧储存的能量能够逆向地经过曲柄滑块机构传递到背部支撑装置,结构简单且助力效果佳,顶腿装置可以很好地贴合于人体的大腿,保证用户穿戴的舒适性,具有结构精简、灵活性高的特点。

Lumbar exoskeleton robot

The waist exoskeleton robot includes the back support device, the hip connection device, the leg energy storage device and the top leg device, the back support device is fixed with the middle part of the hip connection device, the two ends of the hip connection device are fixed with the leg energy storage device, the leg energy storage device is fixed with the top leg device, and the back support device can be fitted to the back of the human body. It improves the comfort of human body wearing. The steps of wearing are simple and the operation is simple and fast. The energy storage device of legs adopts crank-slider mechanism combined with spring design. After energy storage of users wearing exoskeleton when bending down is completed, when the human body changes from bending state to standing state, the energy stored by spring can be conversely transferred through crank-slider mechanism to back support suit. The device has simple structure and good assisting effect. The top leg device can fit the human body's thighs well and ensure the comfort of the users. It has the characteristics of simple structure and high flexibility.

【技术实现步骤摘要】
腰部外骨骼机器人
本专利技术属于机器人
,特别涉及一种腰部外骨骼机器人。
技术介绍
外骨骼机器人是一种仿人体的生理构造、可穿戴,且协同穿戴者运动的同时辅助穿戴者的机械装置。随着科学技术的发展,外骨骼机器人在军事和民用等领域有着更加广阔的应用前景,已经成为当前各国在机器人领域的研究重点。现有的腰部外骨骼机器人采用胸部支撑装置的形式,即将支撑装置放置在人体的胸前,这种设计方式导致用户穿戴腰部外骨骼工作时,胸部受到较大的挤压力,穿戴的舒适性较差,运动的灵活性较低。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足,本专利技术的目的在于提出一种腰部外骨骼机器人,能够很大程度地改善人体穿戴外骨骼后的舒适性,提高运动的灵活性,具有结构精简、灵活性高、穿戴舒适且简单快捷的特点。为了实现上述目的,本专利技术采用的技术方案是:腰部外骨骼机器人,包括背部支撑装置1、髋部连接装置2、腿部储能装置3及顶腿装置4,背部支撑装置1与髋部连接装置2中部固定连接,髋部连接装置2的两端部与腿部储能装置3铰接,腿部储能装置3与顶腿装置4固定连接;所述背部支撑装置1包括符合人体工学的背板11,两根背带5的端部分别固定在背板11的内侧面,两根背带5之间固定连接有带卡扣的腰带6,背板11的外侧面下部固定有背部伸缩外杆固定块10,背部伸缩外杆9穿过背部伸缩外杆固定块10内部固定,可伸缩的背部伸缩内杆8的一端插入背部伸缩外杆9内,另一端与髋部连接装置2的髋部上接头12固定连接;所述髋部连接装置2包括髋部上接头12,髋部上接头12与髋部伸缩内杆13固定连接,髋部伸缩外杆14套在髋部伸缩内杆13上,髋部伸缩外杆14与髋部下接头15的一端固定连接,髋部下接头15的另一端与腿部储能装置3的腿部连接杆21铰接;所述腿部储能装置3包括绑带19,绑带19的两端固定在内侧板34上形成筒状,内侧板34、外侧板16、底板23、外壳上20、外壳下18固定连接构成盒体,腿部连接杆21与位于盒体内的曲柄22固定连接,曲柄22与圆柱销25、连杆27铰接,圆柱销25的两端分别与外侧板16、内侧板34连接,连杆27与滑块28铰接,滑块28下方固结有弹簧限位块29,滑块28和弹簧限位块29套在导杆30上并与其滑动连接,弹簧限位块29的固定连接压缩弹簧31的一端,压缩弹簧31的另一端固定在下固定块33上,下固定块33与底板23固定连接,长直杆17的一端与下固定块33固定连接,长直杆17的另一端与顶腿装置4相连;所述顶腿装置4包括竖直拐杆35,竖直拐杆35的一端与长直杆17固定连接,竖直拐杆35的另一端与水平拐杆36固定连接,水平拐杆36与水平直杆37固定连接,水平直杆37固定在与人体大腿曲面相适应的腿部支撑块38上。所述背部伸缩内杆8与背部伸缩外杆9上均设有螺孔,背部伸缩内杆8与背部伸缩外杆9之间通过螺栓或者卡扣调节固结位置。所述背板11上固定有背垫7。所述髋部伸缩外杆14与髋部伸缩内杆13上均设有螺孔,髋部伸缩外杆14与髋部伸缩内杆13之间通过螺栓或者卡扣来调节固结位置。所述外侧板16与内侧板34之间固定连接有用于增强结构稳定性的顶柱24。所述外侧板16与内侧板34之间固定连接有用于增强结构稳定性的支撑块32。所述底板23固定连接有用于限制导杆30的运动的上固定块26。所述长直杆17、竖直拐杆35、水平拐杆36、水平直杆37上均设有螺孔,长直杆17与竖直拐杆35之间、竖直拐杆35与水平拐杆36之间、水平拐杆36与水平直杆37之间均通过螺栓调节固结位置。本专利技术所提供的腰部外骨骼机器人,是基于人体髋部骨骼和人体髋关节运动机理之间的关系而设计的一种腰部外骨骼机器人的仿生结构,采用依次连接的背部支撑装置、髋部连接装置、腿部储能装置及顶腿装置,各个装置之间协同运动;背部支撑装置可贴合地穿戴于人体的背部,一方面,当用户穿戴腰部外骨骼时可以像背书包一样,可以减少穿戴过程的时间,穿戴步骤简单,操作简单快捷,另一方面,与现有的胸部支撑结构相比,极大地改善了人体穿戴的舒适性;腿部储能装置采用曲柄滑块机构结合弹簧的设计方式,完成对用户穿戴外骨骼弯腰时的能量储存后,当人体从弯腰状态向站立状态转换时,弹簧储存的能量能够逆向地经过曲柄滑块机构传递到背部支撑装置,协助用户完成货物的搬运,保护人体的腰部,此设计方式的结构简单且助力效果佳;顶腿装置采用与人体大腿相适应的曲面设计,可以很好地贴合于人体的大腿,以保证用户穿戴腰部外骨骼后依然具有良好的舒适性。当用户穿戴腰部外骨骼后,向前弯腰的最大角度可以达到90°,这样就可以保证用户穿戴腰部外骨骼后其操作空间不会受到影响,本专利技术所提供的腰部外骨骼机器人具有穿戴舒适、运动灵活性高、助力效果佳、结构紧凑的特点。此外,背部支撑装置与髋部连接装置的尺寸均可以调节,能够适应不同体形的用户穿戴;顶腿装置的位置可以采用螺栓进行调节,以适应不同大腿粗度的用户穿戴,长直杆与竖直拐杆之间通过螺栓调节固结位置,可以使外骨骼适应不同大腿长度的用户,竖直拐杆与水平拐杆之间、水平拐杆与水平直杆之间均通过螺栓调节固结位置,可以使外骨骼适应不同大腿直径的用户,从而达到调节长度的目的,以适应不同身材的用户进行穿戴。附图说明图1是腰部外骨骼机器人结构示意图。图2是腰部外骨骼机器人的背部支撑装置结构示意图。图3是腰部外骨骼机器人的背部支撑装置的局部结构示意图。图4是腰部外骨骼机器人的髋部连接装置的第一示意图。图5是腰部外骨骼机器人的髋部连接装置的第二示意图。图6是腰部外骨骼机器人的腿部储能装置结构示意图。图7是腰部外骨骼机器人的腿部储能装置的分解结构示意图。图8是腰部外骨骼机器人的顶腿装置结构示意图。图9是腰部外骨骼机器人的顶腿装置的分解结构示意图。附图标记如下:1.背部支撑装置;2.髋部连接装置;3.腿部储能装置;4.顶腿装置;5.背带;6.腰带;7.背垫;8.背部伸缩内杆;9.背部伸缩外杆;10.背部伸缩外杆固定块;11.背板;12.髋部上接头;13.髋部伸缩内杆;14.髋部伸缩外杆;15.髋部下接头;16.外侧板;17.长直杆;18.外壳下;19.绑带;20.外壳上;21.腿部连接杆;22.曲柄;23.底板;24.顶柱;25.圆柱销;26.上固定块;27.连杆;28.滑块;29.弹簧限位块;30.导杆;31.弹簧;32.支撑块;33.下固定块;34.内侧板;35.竖直拐杆;36.水平拐杆;37.水平直杆;38.腿部支撑块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。腰部外骨骼机器人的结构如图1所示,包括背部支撑装置1、髋部连接装置2、腿部储能装置3、顶腿装置4,其中,背部支撑装置1与髋部连接装置2中部固定连接,髋部连接装置2的两端部与腿部储能装置3铰接,腿部储能装置3与顶腿装置4固定连接。背部支撑装置的结构如图2所示,背部支撑装置1包括背带5、腰带6、背垫7、背部伸缩内杆8、背部伸缩外杆9、背部伸缩外杆固定块10及符合人体工学的背板11,其中,两根背带5的端部分别固定在背板11的内侧面,背板11上固定有背垫7,两根背带5之间固定连接有带卡扣的腰带6,背板11的外侧面下部固定有背部伸缩外杆固定块10,背部伸缩外杆9穿过背部伸缩外杆固定块10内部固定,可伸缩的背部伸缩内杆8的一端插入背部伸缩外杆9内,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.腰部外骨骼机器人,其特征在于,包括背部支撑装置(1)、髋部连接装置(2)、腿部储能装置(3)及顶腿装置(4),背部支撑装置(1)与髋部连接装置(2)中部固定连接,髋部连接装置(2)的两端部与腿部储能装置(3)铰接,腿部储能装置(3)与顶腿装置(4)固定连接;所述背部支撑装置(1)包括符合人体工学的背板(11),两根背带(5)的端部分别固定在背板(11)的内侧面,两根背带(5)之间固定连接有带卡扣的腰带(6),背板(11)的外侧面下部固定有背部伸缩外杆固定块(10),背部伸缩外杆(9)穿过背部伸缩外杆固定块(10)内部固定,可伸缩的背部伸缩内杆(8)的一端插入背部伸缩外杆(9)内,另一端与髋部连接装置(2)的髋部上接头(12)固定连接;所述髋部连接装置(2)包括髋部上接头(12),髋部上接头(12)与髋部伸缩内杆(13)固定连接,髋部伸缩外杆(14)套在髋部伸缩内杆(13)上,髋部伸缩外杆(14)与髋部下接头(15)的一端固定连接,髋部下接头(15)的另一端与腿部储能装置(3)的腿部连接杆(21)铰接;所述腿部储能装置(3)包括绑带(19),绑带(19)的两端固定在内侧板(34)上形成筒状,内侧板(34)、外侧板(16)、底板(23)、外壳上(20)、外壳下(18)固定连接构成盒体,腿部连接杆(21)与位于盒体内的曲柄(22)固定连接,曲柄(22)与圆柱销(25)、连杆(27)铰接,圆柱销(25)的两端分别与外侧板(16)、内侧板(34)连接,连杆(27)与滑块(28)铰接,滑块(28)下方固结有弹簧限位块(29),滑块(28)和弹簧限位块(29)套在导杆(30)上并与其滑动连接,弹簧限位块(29)的固定连接压缩弹簧(31)的一端,压缩弹簧(31)的另一端固定在下固定块(33)上,下固定块(33)与底板(23)固定连接,长直杆(17)的一端与下固定块(33)固定连接,长直杆(17)的另一端与顶腿装置(4)相连;所述顶腿装置(4)包括竖直拐杆(35),竖直拐杆(35)的一端与长直杆(17)固定连接,竖直拐杆(35)的另一端与水平拐杆(36)固定连接,水平拐杆(36)与水平直杆(37)固定连接,水平直杆(37)固定在与人体大腿曲面相适应的腿部支撑块(38)上。...

【技术特征摘要】
1.腰部外骨骼机器人,其特征在于,包括背部支撑装置(1)、髋部连接装置(2)、腿部储能装置(3)及顶腿装置(4),背部支撑装置(1)与髋部连接装置(2)中部固定连接,髋部连接装置(2)的两端部与腿部储能装置(3)铰接,腿部储能装置(3)与顶腿装置(4)固定连接;所述背部支撑装置(1)包括符合人体工学的背板(11),两根背带(5)的端部分别固定在背板(11)的内侧面,两根背带(5)之间固定连接有带卡扣的腰带(6),背板(11)的外侧面下部固定有背部伸缩外杆固定块(10),背部伸缩外杆(9)穿过背部伸缩外杆固定块(10)内部固定,可伸缩的背部伸缩内杆(8)的一端插入背部伸缩外杆(9)内,另一端与髋部连接装置(2)的髋部上接头(12)固定连接;所述髋部连接装置(2)包括髋部上接头(12),髋部上接头(12)与髋部伸缩内杆(13)固定连接,髋部伸缩外杆(14)套在髋部伸缩内杆(13)上,髋部伸缩外杆(14)与髋部下接头(15)的一端固定连接,髋部下接头(15)的另一端与腿部储能装置(3)的腿部连接杆(21)铰接;所述腿部储能装置(3)包括绑带(19),绑带(19)的两端固定在内侧板(34)上形成筒状,内侧板(34)、外侧板(16)、底板(23)、外壳上(20)、外壳下(18)固定连接构成盒体,腿部连接杆(21)与位于盒体内的曲柄(22)固定连接,曲柄(22)与圆柱销(25)、连杆(27)铰接,圆柱销(25)的两端分别与外侧板(16)、内侧板(34)连接,连杆(27)与滑块(28)铰接,滑块(28)下方固结有弹簧限位块(29),滑块(28)和弹簧限位块(29)套在导杆(30)上并与其滑动连接,弹簧限位块(29)的固定连接压缩弹簧(31)的一端,压缩弹簧(31)的另一端固定在下固定块(33)上,下固定块...

【专利技术属性】
技术研发人员:朱爱斌沈皇申志涛宋纪元屠尧郑威豪
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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