半自动协力骨骼机器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种半自动协力骨骼机器装置，是针对解决现有同类产品用于搬运设计较少，生产成本较高，结构较为复杂的技术问题而设计。该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接；其要点是该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸，空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及骨骼机器人，是一种半自动协力骨骼机器装置。
技术介绍
外骨骼机器人技术是一种融合传感、控制、信息、融合、移动计算等现代综合技术，并为操作者提供一种可穿戴的机械机构，即为一种套在人体外面的人体骨骼仿生机器人，也称为可穿戴的机器人，在军事、康复、运输等领域该项技术有广泛地应用空间。如中国专利文献刊载的申请号201210355661.7，申请公布日2013.02.13，专利技术名称“一种电动汽车电池换装外骨骼机器人系统”，该外骨骼机器人系统包括穿戴者运动信息采集模块、穿戴者运动信号分析处理模块、外骨骼机器人控制模块和外骨骼机器人机械结构模块；穿戴者运动信息采集模块将采集的穿戴者脑电信号传递给穿戴者运动信号分析处理模块，穿戴者运动信号分析处理模块分析处理穿戴者脑电信号，识别穿戴者的运动意图，转换为运动信号传递给外骨骼机器人控制模块，外骨骼机器人控制模块接收运动信号并控制外骨骼机器人机械结构模块根据运动信号进行活动。上述系统和人紧密联系的人机结合的机械动力系统，能够给人提供保护、额外的动力和能力，增强人体机能，使得操作者能轻松地完成艰巨的任务。但现有同类产品为快递物流行业搬运工作者研发的较少，且同时可应用医疗、人体助力领域，利用人机工程学，机械工程学等专业方法进行研制的更少。因此，有必要为解决目前快递行业中出现的多种搬运问题，以及人口老龄化导致的老年人行走问题，研制一款新的协力骨骼机器人系统。
技术实现思路
为克服上述不足，本专利技术的目的是向本领域提供一种半自动协力骨骼机器装置，使其解决现有同类产品用于搬运设计较少，生产成本较高，结构较为复杂的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。一种半自动协力骨骼机器装置，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接，所述下肢外骨骼助行机器设有腰部机架、腿部机架，上肢外骨骼助行机器设有吊臂、上部机架；其结构设计要点是该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸，空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。从而该骨骼机器装置通过包裹板和背带穿戴于身上，通过可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器控制各关节的气动元件工作，以及吊臂的工作，重物起吊和搬运，人体的移动，人体通过上部机架、腰部机架、腿部机架支撑重物的承载重量。所述上肢外骨骼助行机器包括连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、腰部横板、第一竖向背板、吊臂支撑块、横向稳定轴、旋转轴、上横板、中横板、第二竖向背板、下横板、仿生脊柱、吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂气缸、横向挂载轴、吊臂前梁，以及对应的包裹板和背带；所述下横板与腰部横板之间通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、仿生脊柱连接，上横板与中横板之间设有吊臂支撑块和吊臂后梁，吊臂后梁与吊臂中梁、吊臂前梁依次连接，对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间设有横向稳定轴和旋转轴，吊臂前梁的末端设有横向挂载轴，吊臂前梁与吊臂后梁之间设有吊臂气缸；所述横向挂载轴设有挂载器，空压机的气管通过对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间的间隙与吊臂气缸、挂载器连接；腰部横板的后侧两端对称分别设有双轴双作用气缸，双轴双作用气缸通过圆柱拉伸弹簧与上横板连接。上述上肢外骨骼助行机器的上机架结构牢固，装配生产方便，便于穿戴、背负和使用。所述吊臂的吊臂后梁的一端与吊臂中梁的一端铰接，吊臂前梁和吊臂后梁分别设有滑槽，吊臂气缸设置于吊臂前梁的滑槽与吊臂后梁的滑槽之间。上述结构便于吊臂角度的调节和控制。所述吊臂的吊臂后梁呈125度与上部机架连接，吊臂的吊臂中梁与吊臂前梁连为一体。所述上部机架的仿生脊柱由方形的脊柱块依次连接构成，末端的脊柱块通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件与腰部横板连接，另一端的脊柱块通过型材块与下横板连接。上述结构便于仿生脊柱的装配，以及长度的调节。所述一侧的下肢外骨骼助行机器分别包括阶梯轴、关节轴承、轴承座、脚底受力支架、脚底垫板、脚掌小腿连接件、小腿骨架、膝盖小腿支架、内侧膝盖处连接板、气缸弹簧下连接头、外侧膝盖处连接板、膝盖大腿连接件、气缸弹簧、大腿骨架、气缸弹簧上支撑件、大腿旋转连接件、侧腰大腿支架连接板、阻尼铰链，以及对应的包裹板和背带；所述脚底垫板与脚底受力支架的一端连接呈L字形，脚底受力支架的另一端通过轴承座、阶梯轴与关节轴承的一端连接，关节轴承的另一端与脚掌小腿连接件连接，脚掌小腿连接件设置于小腿骨架的一端，小腿骨架的另一端设有膝盖腿连接件，膝盖腿连接件通过内侧膝盖处连接板、外侧膝盖处连接板与膝盖大腿连接件连接，内侧膝盖处连接板与外侧膝盖处连接板之间通过气缸弹簧下连接头与气缸弹簧的一端连接；膝盖大腿连接件设置于大腿骨架的一端，大腿骨架的另一端设有大腿旋转连接件，气缸弹簧的另一端与气缸弹簧上支撑件连接，气缸弹簧上支撑件设置于大腿骨架的大腿旋转连接件端，气缸弹簧、大腿骨架、侧腰大腿支架连接板之间连接呈三角形；大腿旋转连接件通过侧腰大腿支架连接板与阻尼铰链连接，阻尼铰链通过前横板与腰部横板的前侧两端连接；一侧的大腿骨架和小腿骨架分别两个对称设置，大腿骨架两端的大腿旋转连接件、膝盖大腿连接件与大腿骨架之间的缝隙分别设有槽条，小腿骨架两端的膝盖小腿支架、脚掌小腿连接件与小腿骨架之间的缝隙也分别设有所述槽条。所述上部机架的腰部横板、第一竖向背板、上横板、中横板、第二竖向横板、下横板、前横板采用型材板件相互连接固定。上述型材板件采用铝型材，装配更为方便，结构坚固满足使用要求。所述横向挂载轴的挂载器为升降气缸和机械吊钩；或者采用所述横向挂载轴的挂载器为升降气缸和气动吸盘。以上两种方式均可实现重物的悬空、搬运和移动，同时亦可结合两种方式使其更为安全。所述可编程逻辑控制器、人机显示器和挂载控制器一体设置，并通过上肢外骨骼助行机器设置于人体前方。上述结构便于使用者通过手臂控制操作身体前方的该骨骼机器装置。本专利技术结构设计合理，装配、改装、操作、程序设定方便，智能化控制和程序设定方便；适合作为快递、流水线等物流搬运领域的协力骨骼机器人系统使用，及其同类产品的结构改进。附图说明图1是本专利技术的后视结构示意图，图中省略吊臂气缸。图2是本专利技术的主视结构示意图，图中省略吊臂气缸。图3是本专利技术的左视结构示意图，图中省略圆柱拉伸弹簧。图4是本专利技术的立体结构示意图，图中省略圆柱拉伸弹簧和吊臂气缸。图5是本专利技术的仿生脊柱部分放大结构示意图。图6是本专利技术的俯视结构示意图，图中省略吊臂气缸。附图序号及名称：1、连接滑块，2、腰部连接件，3、滑块支架连接件，4、槽条，5、腰部横板，6、第一竖向背板，7、吊臂支撑块，8、横向稳定轴，9、旋转轴，10、上横板，11、中横板，12、第二竖向背板，13、下横板，14、圆柱拉伸弹簧，15、阶梯轴，16、关节轴承，17、轴承座，18、脚底受力支架，19、脚底垫板，20、脚掌小腿连接件，21、小腿骨架，22、膝盖小腿支架，23、内侧膝盖本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半自动协力骨骼机器装置，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接，所述下肢外骨骼助行机器设有腰部机架、腿部机架，上肢外骨骼助行机器设有吊臂、上部机架；其特征在于该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸（37），空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。

【技术特征摘要】
1. 一种半自动协力骨骼机器装置，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接，所述下肢外骨骼助行机器设有腰部机架、腿部机架，上肢外骨骼助行机器设有吊臂、上部机架；其特征在于该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸（37），空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。2. 根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述上肢外骨骼助行机器包括连接滑块（1）、腰部连接件（2）、滑块支架连接件（3）、腰部横板（5）、第一竖向背板（6）、吊臂支撑块（7）、横向稳定轴（8）、旋转轴（9）、上横板（10）、中横板（11）、第二竖向背板（12）、下横板（13）、仿生脊柱（34）、吊臂后梁（35）、吊臂中梁（36）、吊臂气缸（37）、横向挂载轴（38）、吊臂前梁（39），以及对应的包裹板和背带；所述下横板与腰部横板之间通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、仿生脊柱连接，上横板与中横板之间设有吊臂支撑块和吊臂后梁，吊臂后梁与吊臂中梁、吊臂前梁依次连接，对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间设有横向稳定轴和旋转轴，吊臂前梁的末端设有横向挂载轴，吊臂前梁与吊臂后梁之间设有吊臂气缸；所述横向挂载轴设有挂载器，空压机的气管通过对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间的间隙与吊臂气缸、挂载器连接；腰部横板的后侧两端对称分别设有双轴双作用气缸（33），双轴双作用气缸通过圆柱拉伸弹簧（14）与上横板连接。3. 根据权利要求2所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述吊臂的吊臂后梁（35）的一端与吊臂中梁（36）的一端铰接，吊臂前梁（39）和吊臂后梁分别设有滑槽，吊臂气缸（37）设置于吊臂前梁的滑槽与吊臂后梁的滑槽之间。4. 根据权利要求2所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述吊臂的吊臂后梁（35）呈125度与上部机架连接，吊臂的吊臂中梁（36）与吊臂前梁（39）连为一体。5. 根据权利要求2所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述上部机架的仿生脊柱（34）由方形的脊柱块依次连接构成，末端的脊柱块通过连接滑块（1）、腰部连接件（...

【专利技术属性】
技术研发人员：张翔宇，郑旺，肖棚斌，董志伟，李元杰，左桂兰，程越，
申请(专利权)人：张翔宇，
类型：发明
国别省市：浙江;33