一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人制造技术

一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人，本发明专利技术涉及一种用于穿戴的机器人，本发明专利技术内容是为了解决上肢外骨骼机器人属于串联形式结构，存在刚度低、负重能力差等问题，导致其不能安全可靠地用于体弱人群生活辅助，腕关节机构包括腕关节驱动定轮、人体手掌固定件、腕关节动轮连接件、腕关节行星轮、腕关节驱动杆、腕关节驱动杆动力输入轮、外骨骼前臂、‘L’形连接件和腕关节钢丝绳，肘关节机构包括肘关节行星轮、肘关节行星轮支撑架、第一肘关节驱动定轮、第二肘关节驱动定轮、肘关节连接上臂架、‘U’形框体和肘关节钢丝绳，肩关节机构包括肩关节行星轮、肩关节驱动定轮、外骨骼支撑件、千斤顶组件、肩关节驱动定轮连接板、肩关节驱动件、外骨骼上臂、肩关节钢丝绳和外骨骼上臂连接轴，本发明专利技术用于机器人操作领域。

【技术实现步骤摘要】
一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人
本专利技术涉及一种用于穿戴的机器人，具体涉及一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人。
技术介绍
目前，很多国家面临人口老龄化问题，比如中国、日本、意大利。伴随着现今生活节奏的加快，老年人出现各种运动功能障碍的几率也逐年增加。与此同时，身体机能损伤或者残疾的人群也面临着运动功能障碍问题。上肢运动功能辅助以及上肢运动功能康复训练对体弱人群有着至关重要的作用。上肢外骨骼能够较好地辅助体弱人群，目前上肢外骨骼机器人属于串联形式结构，存在刚度低、负重能力差等问题，导致其不能安全可靠地用于体弱人群生活辅助，因此需要一种能解决此类问题的机器人。
技术实现思路
本
技术实现思路
是为了解决上肢外骨骼机器人属于串联形式结构，存在刚度低、负重能力差等问题，导致其不能安全可靠地用于体弱人群生活辅助，进而提供一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人。本专利技术为解决上述问题而采用的技术方案是：一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人，它包括腕关节机构、肘关节机构、肩关节机构和背板，腕关节机构包括腕关节驱动定轮、人体手掌固定件、腕关节动轮连接件、腕关节行星轮、腕关节驱动杆、腕关节驱动杆动力输入轮、外骨骼前臂、‘L’形连接件和两个腕关节钢丝绳，肘关节机构包括肘关节行星轮、肘关节行星轮支撑架、第一肘关节驱动定轮、第二肘关节驱动定轮、肘关节连接上臂架、‘U’形框体和四个肘关节钢丝绳，肩关节机构包括肩关节行星轮、肩关节驱动定轮、外骨骼支撑件、千斤顶组件、肩关节驱动定轮连接板、肩关节驱动件、两个外骨骼上臂、两个肩关节钢丝绳和两个外骨骼上臂连接轴；腕关节驱动定轮和腕关节行星轮均为圆盘体，腕关节驱动定轮上加工有两个台肩，腕关节行星轮上加工有凹槽和两个台肩，腕关节驱动杆为‘L’形板件，人体手掌固定件固定安装在腕关节动轮连接件的一端，腕关节动轮连接件的另一端通过销轴固定安装在腕关节行星轮的中部，腕关节驱动杆的一端通过销轴转动连接安装在腕关节行星轮的中部，腕关节驱动杆的另一端通过固定轴与腕关节驱动杆动力输入轮固定连接，腕关节驱动杆动力输入轮通过固定轴与外骨骼前臂转动连接，腕关节驱动定轮靠近腕关节行星轮设置，腕关节驱动定轮通过销轴与外骨骼前臂转动连接，腕关节驱动定轮和腕关节行星轮均与‘L’形连接件转动连接，两个腕关节钢丝绳均设置在腕关节驱动定轮和腕关节行星轮上，每个腕关节钢丝绳的一端均固定安装在腕关节驱动定轮的一个台肩上，每个腕关节钢丝绳的另一端绕过腕关节驱动定轮的一个台肩和腕关节行星轮的一个台肩并固定安装在腕关节行星轮台肩上，肘关节行星轮、第一肘关节驱动定轮和第二肘关节驱动定轮均为圆盘体，肘关节行星轮上加工有凹槽和四个台肩，第一肘关节驱动定轮上加工有四个台肩，第二肘关节驱动定轮上加工有四个台肩，外骨骼前臂固定安装在肘关节行星轮支撑架上，肘关节行星轮支撑架固定安装在肘关节行星轮上，四个肘关节钢丝绳设置在肘关节行星轮上，第一肘关节驱动定轮和第二肘关节驱动定轮靠近肘关节行星轮设置，肘关节行星轮、第一肘关节驱动定轮和第二肘关节驱动定轮均通过销轴与‘U’形框体转动连接，且第一肘关节驱动定轮和第二肘关节驱动定轮转动连接设置在肘关节连接上臂架上，肘关节行星轮设置在第一肘关节驱动定轮和第二肘关节驱动定轮之间，肘关节行星轮的每个台肩上设有一个肘关节钢丝绳，每个肘关节钢丝绳的一端均固定安装在肘关节行星轮的台肩上，四个肘关节钢丝绳中两个肘关节钢丝绳的另一端设置在第一肘关节驱动定轮上，且每个肘关节钢丝绳的另一端绕过肘关节行星轮的台肩和第一肘关节驱动定轮上的台肩并固定安装在第一肘关节驱动定轮的台肩上，四个肘关节钢丝绳中另外两个肘关节钢丝绳的另一端设置在第二肘关节驱动定轮上，且每个肘关节钢丝绳的另一端绕过肘关节行星轮的台肩和第二肘关节驱动定轮上的台肩并固定安装在第二肘关节驱动定轮的台肩上，肩关节行星轮为圆盘体，肩关节驱动定轮和肩关节驱动件为环形体，肩关节驱动定轮的外圆面上加工有凹槽和两个台肩，肩关节驱动件的外圆面上加工有凹槽，肩关节行星轮上分别加工有两个台肩，每个外骨骼上臂分别安装有一个外骨骼上臂连接轴，两个外骨骼上臂均固定安装在肘关节连接上臂架上，每个外骨骼上臂连接轴均设置在肩关节驱动件上，外骨骼上臂连接轴与肩关节驱动件转动连接，肩关节行星轮固定安装在一个外骨骼上臂上，肩关节行星轮靠近肩关节驱动定轮设置，肩关节行星轮上设有两个肩关节钢丝绳，每个肩关节钢丝绳的一端分别固定安装在肩关节行星轮上的一个台肩上，每个肩关节钢丝绳的另一端分别绕过肩关节行星轮的台肩和肩关节驱动定轮的台肩并固定安装在肩关节驱动定轮的台肩上，肩关节驱动定轮和肩关节驱动件均嵌装在外骨骼支撑件，外骨骼支撑件安装在肩关节驱动定轮连接板上，肩关节驱动定轮连接板通过千斤顶组件安装在背板上。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术可穿戴式上肢外骨骼机器人通过带动人体上臂，前臂和手掌运动而辅助病人生活，并可用于病人上肢康复训练。2、本专利技术是一种类并联机构，每个自由度运动由两个部件支撑和驱动，所以，相对于现有的串联式上肢外骨骼，其刚度高，承载能力强。3、本专利技术采用钢丝绳传动，钢丝绳传动噪声低，精度高，传动平稳。4、专利技术具备关节中心调整机构，可根据不同个体而更改外骨骼尺寸，使用范围广。5、本专利技术可广泛用于老人、残疾人生活辅助与康复训练。附图说明图1是本专利技术整体结构主视图，(本结构中未安装腕关节钢丝绳23、肘关节钢丝绳24和肩关节钢丝绳25)，图2是本专利技术整体结构示意图，(本结构中未安装腕关节钢丝绳23、肘关节钢丝绳24和肩关节钢丝绳25)，图3是腕关节机构的主视图,(本图中未安装腕关节钢丝绳23)，图4是腕关节机构的结构示意图，图5是肘关节机构的主视图，(本图中未安装肘关节钢丝绳24)，图6是肘关节机构的的结构示意图，图7是肩关节机构的结构示意图，图8是肩关节机构的主视图,(本图中未安装肩关节钢丝绳25)，图9是图8中A-A向视图，图10是图9中I处放大图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1-图10说明本实施方式，本实施方式所述一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人，它包括腕关节机构、肘关节机构、肩关节机构和背板22，腕关节机构包括腕关节驱动定轮1、人体手掌固定件2、腕关节动轮连接件3、腕关节行星轮4、腕关节驱动杆5、腕关节驱动杆动力输入轮6、外骨骼前臂7、‘L’形连接件27和两个腕关节钢丝绳23，肘关节机构包括肘关节行星轮8、肘关节行星轮支撑架9、第一肘关节驱动定轮10、第二肘关节驱动定轮11、肘关节连接上臂架12、‘U’形框体26和四个肘关节钢丝绳24，肩关节机构包括肩关节行星轮13、肩关节驱动定轮16、外骨骼支撑件17、千斤顶组件、肩关节驱动定轮连接板29、肩关节驱动件14、两个外骨骼上臂15、两个肩关节钢丝绳25和两个外骨骼上臂连接轴28；腕关节驱动定轮1和腕关节行星轮4均为圆盘体，腕关节驱动定轮1上加工有两个台肩，腕关节行星轮4上加工有凹槽和两个台肩，腕关节驱动杆5为‘L’形板件，人体手掌固定件2固定安装在腕关节动轮连接件3的一端，腕关节动轮连接件3的另一端通过销轴固定安装在腕关节行星轮4的中部，腕关节驱动杆5的一端通过销轴转动连接安装在腕关节行星轮4的中部，腕关节驱动杆5的另一端通过固定轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人，其特征在于：它包括腕关节机构、肘关节机构、肩关节机构和背板(22)，腕关节机构包括腕关节驱动定轮(1)、人体手掌固定件(2)、腕关节动轮连接件(3)、腕关节行星轮(4)、腕关节驱动杆(5)、腕关节驱动杆动力输入轮(6)、外骨骼前臂(7)、‘L’形连接件(27)和两个腕关节钢丝绳(23)，肘关节机构包括肘关节行星轮(8)、肘关节行星轮支撑架(9)、第一肘关节驱动定轮(10)、第二肘关节驱动定轮(11)、肘关节连接上臂架(12)、‘U’形框体(26)和四个肘关节钢丝绳(24)，肩关节机构包括肩关节行星轮(13)、肩关节驱动定轮(16)、外骨骼支撑件(17)、千斤顶组件、肩关节驱动定轮连接板(29)、肩关节驱动件(14)、两个外骨骼上臂(15)、两个肩关节钢丝绳(25)和两个外骨骼上臂连接轴(28)；腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)均为圆盘体，腕关节驱动定轮(1)上加工有两个台肩，腕关节行星轮(4)上加工有凹槽和两个台肩，腕关节驱动杆(5)为‘L’形板件，人体手掌固定件(2)固定安装在腕关节动轮连接件(3)的一端，腕关节动轮连接件(3)的另一端通过销轴固定安装在腕关节行星轮(4)的中部，腕关节驱动杆(5)的一端通过销轴转动连接安装在腕关节行星轮(4)的中部，腕关节驱动杆(5)的另一端通过固定轴与腕关节驱动杆动力输入轮(6)固定连接，腕关节驱动杆动力输入轮(6)通过固定轴与外骨骼前臂(7)转动连接，腕关节驱动定轮(1)靠近腕关节行星轮(4)设置，腕关节驱动定轮(1)通过销轴与外骨骼前臂(7)转动连接，腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)均与‘L’形连接件(27)转动连接，两个腕关节钢丝绳(23)均设置在腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)上，每个腕关节钢丝绳(23)的一端均固定安装在腕关节驱动定轮(1)的一个台肩上，每个腕关节钢丝绳(23)的另一端绕过腕关节驱动定轮(1)的一个台肩和腕关节行星轮(4)的一个台肩并固定安装在腕关节行星轮(4)台肩上，肘关节行星轮(8)、第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)均为圆盘体，肘关节行星轮(8)上加工有凹槽和四个台肩，第一肘关节驱动定轮(10)上加工有四个台肩，第二肘关节驱动定轮(11)上加工有四个台肩，外骨骼前臂(7)固定安装在肘关节行星轮支撑架(9)上，肘关节行星轮支撑架(9)固定安装在肘关节行星轮(8)上，四个肘关节钢丝绳(24)设置在肘关节行星轮(8)上，第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)靠近肘关节行星轮(8)设置，肘关节行星轮(8)、第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)均通过销轴与‘U’形框体(26)转动连接，且第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)转动连接设置在肘关节连接上臂架(12)上，肘关节行星轮(8)设置在第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)之间，肘关节行星轮(8)的每个台肩上设有一个肘关节钢丝绳(24)，每个肘关节钢丝绳(24)的一端均固定安装在肘关节行星轮(8)的台肩上，四个肘关节钢丝绳(24)中两个肘关节钢丝绳(24)的另一端设置在第一肘关节驱动定轮(10)上，且每个肘关节钢丝绳(24)的另一端绕过肘关节行星轮(8)的台肩和第一肘关节驱动定轮(10)上的台肩并固定安装在第一肘关节驱动定轮(10)的台肩上，四个肘关节钢丝绳(24)中另外两个肘关节钢丝绳(24)的另一端设置在第二肘关节驱动定轮(11)上，且每个肘关节钢丝绳(24)的另一端绕过肘关节行星轮(8)的台肩和第二肘关节驱动定轮(11)上的台肩并固定安装在第二肘关节驱动定轮(11)的台肩上，肩关节行星轮(13)为圆盘体，肩关节驱动定轮(16)和肩关节驱动件(14)为环形体，肩关节驱动定轮(16)的外圆面上加工有凹槽和两个台肩，肩关节驱动件(14)的外圆面上加工有凹槽，肩关节行星轮(13)上分别加工有两个台肩，每个外骨骼上臂(15)分别安装有一个外骨骼上臂连接轴(28)，两个外骨骼上臂(15)均固定安装在肘关节连接上臂架(12)上，每个外骨骼上臂连接轴(28)均设置在肩关节驱动件(14)上，外骨骼上臂连接轴(28)与肩关节驱动件(14)转动连接，肩关节行星轮(13)固定安装在一个外骨骼上臂(15)上，肩关节行星轮(13)靠近肩关节驱动定轮(16)设置，肩关节行星轮(13)上设有两个肩关节钢丝绳(25)，每个肩关节钢丝绳(25)的一端分别固定安装在肩关节行星轮(13)上的一个台肩上，每个肩关节钢丝绳(25)的另一端分别绕过肩关节行星轮(13)的台肩和肩关节驱动定轮(16)的台肩并固定安装在肩关节驱动定轮(16)的台肩上，肩关节驱动定轮(16)和肩关节驱动件(14)均嵌装在外骨骼支撑...

【技术特征摘要】
1.一种用于穿戴的柔性传动上肢外骨骼机器人，其特征在于：它包括腕关节机构、肘关节机构、肩关节机构和背板(22)，腕关节机构包括腕关节驱动定轮(1)、人体手掌固定件(2)、腕关节动轮连接件(3)、腕关节行星轮(4)、腕关节驱动杆(5)、腕关节驱动杆动力输入轮(6)、外骨骼前臂(7)、‘L’形连接件(27)和两个腕关节钢丝绳(23)，肘关节机构包括肘关节行星轮(8)、肘关节行星轮支撑架(9)、第一肘关节驱动定轮(10)、第二肘关节驱动定轮(11)、肘关节连接上臂架(12)、‘U’形框体(26)和四个肘关节钢丝绳(24)，肩关节机构包括肩关节行星轮(13)、肩关节驱动定轮(16)、外骨骼支撑件(17)、千斤顶组件、肩关节驱动定轮连接板(29)、肩关节驱动件(14)、两个外骨骼上臂(15)、两个肩关节钢丝绳(25)和两个外骨骼上臂连接轴(28)；腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)均为圆盘体，腕关节驱动定轮(1)上加工有两个台肩，腕关节行星轮(4)上加工有凹槽和两个台肩，腕关节驱动杆(5)为‘L’形板件，人体手掌固定件(2)固定安装在腕关节动轮连接件(3)的一端，腕关节动轮连接件(3)的另一端通过销轴固定安装在腕关节行星轮(4)的中部，腕关节驱动杆(5)的一端通过销轴转动连接安装在腕关节行星轮(4)的中部，腕关节驱动杆(5)的另一端通过固定轴与腕关节驱动杆动力输入轮(6)固定连接，腕关节驱动杆动力输入轮(6)通过固定轴与外骨骼前臂(7)转动连接，腕关节驱动定轮(1)靠近腕关节行星轮(4)设置，腕关节驱动定轮(1)通过销轴与外骨骼前臂(7)转动连接，腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)均与‘L’形连接件(27)转动连接，两个腕关节钢丝绳(23)均设置在腕关节驱动定轮(1)和腕关节行星轮(4)上，每个腕关节钢丝绳(23)的一端均固定安装在腕关节驱动定轮(1)的一个台肩上，每个腕关节钢丝绳(23)的另一端绕过腕关节驱动定轮(1)的一个台肩和腕关节行星轮(4)的一个台肩并固定安装在腕关节行星轮(4)台肩上，肘关节行星轮(8)、第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)均为圆盘体，肘关节行星轮(8)上加工有凹槽和四个台肩，第一肘关节驱动定轮(10)上加工有四个台肩，第二肘关节驱动定轮(11)上加工有四个台肩，外骨骼前臂(7)固定安装在肘关节行星轮支撑架(9)上，肘关节行星轮支撑架(9)固定安装在肘关节行星轮(8)上，四个肘关节钢丝绳(24)设置在肘关节行星轮(8)上，第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)靠近肘关节行星轮(8)设置，肘关节行星轮(8)、第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)均通过销轴与‘U’形框体(26)转动连接，且第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)转动连接设置在肘关节连接上臂架(12)上，肘关节行星轮(8)设置在第一肘关节驱动定轮(10)和第二肘关节驱动定轮(11)之间，肘关节行星轮(8)的每个台肩上设有一个肘关节钢丝绳(24)，每个肘关节钢丝绳(24)的一端均固定安装在肘关节行星轮(8)的台肩上，四个肘关节钢丝绳(24)中两个肘关节钢丝绳(24)的另一端设置在第一肘关节驱动定轮(10)上，且每个肘关节钢丝绳(24)的另一端绕过肘关节行星轮(8)的台肩和第一肘关节驱动定轮(10)上的台肩并固定安装在第一肘关节驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：高永生，肖飞云，朱延河，王胜新，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23