一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼制造技术

本实用新型专利技术涉及机械辅助载具技术领域，具体地说是一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼。该可穿包覆式人体助力机械外骨骼包括机械外骨骼躯干主体、两组机械外骨骼手臂和两组机械外骨骼腿部，所述机械外骨骼躯干主体包括腰部支撑支架、高压支撑杆、多节仿生辅助支撑杆、背肩部支撑支架、驱动电机组，所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼手臂，所述手臂连接活动轴上安装有纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆和向前摆动调整液压杆，所述机械外骨骼手臂包括大臂支撑杆、小臂支撑杆和夹持组件，所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼腿部，所述机械外骨骼腿部包括大腿支撑杆、小腿支撑杆和支撑脚板。

A kind of wearable body assisted mechanical exoskeleton

The utility model relates to the technical field of mechanical auxiliary gear, in particular a kind of wearable body assisted mechanical exoskeleton. The wearable coating type human powered mechanical exoskeleton comprises a mechanical exoskeleton trunk main body, two mechanical exoskeleton arm and two mechanical exoskeleton legs, the mechanical exoskeleton trunk body includes a waist support bracket, pressure rod, multi section bionic auxiliary supporting rod, back part of the supporting bracket, the driving motor group, both sides the mechanical exoskeleton trunk main body are respectively connected with the mechanical exoskeleton arm, the arm connected with the movable shaft is provided with a longitudinal adjusting rod, hydraulic support hydraulic swing rod and vertical adjustment hydraulic rod, the mechanical exoskeleton arm comprises a large arm brace, small arm supporting rod and a clamping assembly on both sides the mechanical exoskeleton trunk main body are respectively connected with the exoskeleton mechanical leg, the mechanical exoskeleton leg comprises a thigh supporting rod, a supporting rod and a supporting leg foot.

【技术实现步骤摘要】
一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼
本技术涉及机械辅助载具
，具体地说是一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼。
技术介绍
机械外骨骼，又名“外骨骼装甲”或“外骨骼机甲”，其结构类似昆虫的外骨骼，采用直接穿戴的方式，能够给穿戴者提供保护以及额外的动力，如使残疾人能具有一定的活动能力，同时也能让穿戴者完成一些负重较大的装载工作，从而实现代替一些小型机械搬运重物的功能。随着材料科学和机械加工技术的飞速发展及日渐成熟，为了提高工作效率，人们倾向于实用方便快捷小巧的工具。机械外骨骼就是这样一种紧凑助力型的动力装置。它可以代替某些机械工具，适应更广泛的工作场合。比如发生地震时，交通瘫痪，此时外骨骼可以代替其他救援工具，展开快速高效的救援工作。动力外骨骼机构通过各类传感器来收集使用者的活动倾向信息，这些信息传递给信息处理器进行处理，然后再控制相应的机械部件完成特定的动作。在动力外骨骼中可以使用的传感器种类很多，包括角辨向器、肌电传感器、地面传感器、压力传感器等。同样，用于输出的机械系统也有很多选择，目前比较常见的有液压系统和气压系统。为满足各项要求指标，全球也有很多机构在研究并制作相关机械外骨骼的项目。1960年，通用电气就开始了机械外骨骼的研究，由于其开发的设备仅限于单个机械手臂，具有很大的局限性。日本筑波大学的机械人专家三阶吉行在2004年创建了“Cyberdyne”公司，开始把一种动力外骨骼HAL推向市场。其主要应用于医疗领域，帮助残障者行动和伤患复健。但该机构的结构复杂，且是局部构件，所以适用范围较小。近几年来，美国国防部研究计划署(DARPA)投资五千万美元为地面部队开发外骨骼套装。这种可穿戴的机器人系统可以使士兵能够跑得更快、携带更重的武器以及跳过较大的障碍物。由此可见机械外骨骼在军事领域的应用潜力同样十分巨大。本技术与一种背包内嵌式无动力机械外骨骼相比，本技术有动力装置，更结实耐用，结构更协调，更紧凑；与一种气动人工肌肉驱动的仿生柔性穿戴式下肢外骨骼服相比，气动装置的协调性和仿生性更差，然而液压系统在该方面表现更加优异。与可穿戴式重型物资搬运助力仿生外骨骼相比，本技术结构更简单，穿戴更方便，手臂可更换部件，适应性更强。与一种可穿式机械外骨骼相比，本技术边缘圆滑过渡，使穿戴更舒服。
技术实现思路
本技术为提供一种使用方便，辅助方便高效的可穿包覆式人体助力机械外骨骼。本技术是通过下述技术方案实现的：一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼，包括机械外骨骼躯干主体、两组机械外骨骼手臂和两组机械外骨骼腿部；所述机械外骨骼躯干主体包括腰部支撑支架、高压支撑杆、多节仿生辅助支撑杆、背肩部支撑支架、驱动电机组，所述腰部支撑支架的上部设有高压支撑杆座，所述高压支撑杆设于所述高压支撑杆座之上，所述多节仿生辅助支撑杆设于所述高压支撑杆的前端，所述背肩部支撑支架设于所述高压支撑杆的上端，所述背肩部支撑支架的中间设有背肩部支撑支架连接器，所述驱动电机组设于所述腰部支撑支架的两侧；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼手臂，并通过手臂连接活动轴连接，所述手臂连接活动轴上安装有纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆和向前摆动调整液压杆，所述机械外骨骼手臂包括大臂支撑杆、小臂支撑杆和夹持组件，所述大臂支撑杆连接在所述手臂连接活动轴之上，所述小臂支撑杆连接在所述大臂支撑杆之上，所述夹持组件连接在所述小臂支撑杆之上，所述大臂支撑杆和小臂支撑杆之间连接有弯曲调整液压杆；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼腿部，并通过腿部连接杆连接，所述机械外骨骼腿部包括大腿支撑杆、小腿支撑杆和支撑脚板，所述大腿支撑杆连接在所述腿部连接杆之上，所述小腿支撑杆连接在所述大腿支撑杆之上，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆之上，所述大腿支撑杆上设有腿部备用液压油缸，所述大腿支撑杆与所述小腿支撑杆之间设有腿部弯曲调整液压杆，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆上，并通过脚部连接杆连接。所述腰部支撑支架的前端设有固定腰带，所述固定腰带上设有腰带固定插头，所述腰部支撑支架的后端设有背部辅助支撑负重支板，所述背部辅助支撑负重支板的下端设有牵引拉环，所述牵引拉环的内侧设有背部调节阻尼器，所述腰部支撑支架的内侧设有高压调节气罐，所述高压支撑杆的下端设有两个辅助支撑弹簧，所述高压支撑杆的两侧设有缓冲阻尼器，所述高压支撑杆的上部设有肩部支座，所述肩部支座的上端设有鸟巢结构支架，所述背肩部支撑支架的前端设有肩部固定背带。所述大臂支撑杆包括关节调整杆、大臂上端支撑杆和大臂下端支撑杆，所述大臂上端支撑杆与所述大臂下端支撑杆之间安装有自锁装置，所述大臂支撑杆和所述小臂支撑杆上分别设有手臂固定环，所述手臂固定环内部设有压力传感器，所述小臂支撑杆上设有手部支撑圈，所述手部支撑圈上设有手柄握把，所述夹持组件包括工件连接头、液压顶板、工件伸缩液压杆、工件连接杆、开和铆钉、加紧工件指和弹簧夹紧片。所述大腿支撑杆和所述小腿支撑杆上均设有腿部固定环，所述腿部固定环内部设有所述压力传感器，所述支撑脚板上设有脚趾活动杆、辅助支撑脚步前脚趾、辅助支撑脚部后脚趾、侧部辅助支撑板连接杆和侧部辅助支撑板。所述纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆、向前摆动调整液压杆、背部调节阻尼器、高压调节气罐、缓冲阻尼器、腿部备用液压油缸和腿部弯曲调整液压杆均与所述驱动电机组相连接。本技术所带来的有益效果是：本技术中，所述人体固定部分可靠，手臂与腿部都通过固定环与绑带直接限制固定，身体部位通过腰带与肩带来使穿戴者直接穿着，使穿戴者整体穿戴与脱离该机械外骨骼简单可靠，不会对人体产生机械性损伤，所述机械外骨骼手臂与腿部都采用可伸缩系统，在调整后还有自锁紧固装置，所述机械外骨骼在主体部分有贴合人体脊柱的仿生多节类脊柱支撑杆，用来辅助支撑与保护人体，而且在主体两侧还有缓冲阻尼保护装置，在使人更好的控制外骨骼的同时也能从两侧保护人体，在外骨骼肩部还有鸟巢结构支架，可以保护人体颈部与头部，整体包覆式结构能够给人提供更好的安全保障，所述机械外骨骼整体构从侧面观察成z字形，更适于负重及力的卸载，手臂部分连接主体部分在肩部偏后处，腿部连接主体部分在腰部偏前处，可以在负重装卸时起部分平衡作用，提高该机械外骨骼工作时的稳定性，所述外骨骼下端有多脚趾脚板支撑，可以增大该外骨骼与地面接触面积。附图说明以下结合附图对本技术作进一步详细说明。图1为本技术所述可穿包覆式人体助力机械外骨骼的结构示意图。图2为本技术所述机械外骨骼躯干主体的结构示意图。图3为本技术所述机械外骨骼手臂的结构示意图。图4为本技术所述机械外骨骼腿部的结构示意图。图中部件名称对应的标号如下：1、机械外骨骼躯干主体；2、机械外骨骼手臂；3、机械外骨骼腿部；4、腰部支撑支架；5、高压支撑杆；6、多节仿生辅助支撑杆；7、背肩部支撑支架；8、驱动电机组；9、高压支撑杆座；10、背肩部支撑支架连接器；11、手臂连接活动轴；12、纵向调整液压杆；13、纵向支撑液压杆；14、向前摆动调整液压杆；15、大臂支撑杆；16、小臂支撑杆；17、夹持组件；18、弯曲调整液压杆；19、腿部连接杆1；20、大腿支撑杆；21、小腿支撑杆；22、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼，其特征在于包括机械外骨骼躯干主体、两组机械外骨骼手臂和两组机械外骨骼腿部；所述机械外骨骼躯干主体包括腰部支撑支架、高压支撑杆、多节仿生辅助支撑杆、背肩部支撑支架、驱动电机组，所述腰部支撑支架的上部设有高压支撑杆座，所述高压支撑杆设于所述高压支撑杆座之上，所述多节仿生辅助支撑杆设于所述高压支撑杆的前端，所述背肩部支撑支架设于所述高压支撑杆的上端，所述背肩部支撑支架的中间设有背肩部支撑支架连接器，所述驱动电机组设于所述腰部支撑支架的两侧；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼手臂，并通过手臂连接活动轴连接，所述手臂连接活动轴上安装有纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆和向前摆动调整液压杆，所述机械外骨骼手臂包括大臂支撑杆、小臂支撑杆和夹持组件，所述大臂支撑杆连接在所述手臂连接活动轴之上，所述小臂支撑杆连接在所述大臂支撑杆之上，所述夹持组件连接在所述小臂支撑杆之上，所述大臂支撑杆和小臂支撑杆之间连接有弯曲调整液压杆；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼腿部，并通过腿部连接杆连接，所述机械外骨骼腿部包括大腿支撑杆、小腿支撑杆和支撑脚板，所述大腿支撑杆连接在所述腿部连接杆之上，所述小腿支撑杆连接在所述大腿支撑杆之上，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆之上，所述大腿支撑杆上设有腿部备用液压油缸，所述大腿支撑杆与所述小腿支撑杆之间设有腿部弯曲调整液压杆，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆上，并通过脚部连接杆连接。...

【技术特征摘要】
1.一种可穿包覆式人体助力机械外骨骼，其特征在于包括机械外骨骼躯干主体、两组机械外骨骼手臂和两组机械外骨骼腿部；所述机械外骨骼躯干主体包括腰部支撑支架、高压支撑杆、多节仿生辅助支撑杆、背肩部支撑支架、驱动电机组，所述腰部支撑支架的上部设有高压支撑杆座，所述高压支撑杆设于所述高压支撑杆座之上，所述多节仿生辅助支撑杆设于所述高压支撑杆的前端，所述背肩部支撑支架设于所述高压支撑杆的上端，所述背肩部支撑支架的中间设有背肩部支撑支架连接器，所述驱动电机组设于所述腰部支撑支架的两侧；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼手臂，并通过手臂连接活动轴连接，所述手臂连接活动轴上安装有纵向调整液压杆、纵向支撑液压杆和向前摆动调整液压杆，所述机械外骨骼手臂包括大臂支撑杆、小臂支撑杆和夹持组件，所述大臂支撑杆连接在所述手臂连接活动轴之上，所述小臂支撑杆连接在所述大臂支撑杆之上，所述夹持组件连接在所述小臂支撑杆之上，所述大臂支撑杆和小臂支撑杆之间连接有弯曲调整液压杆；所述机械外骨骼躯干主体的两侧分别连接有所述机械外骨骼腿部，并通过腿部连接杆连接，所述机械外骨骼腿部包括大腿支撑杆、小腿支撑杆和支撑脚板，所述大腿支撑杆连接在所述腿部连接杆之上，所述小腿支撑杆连接在所述大腿支撑杆之上，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆之上，所述大腿支撑杆上设有腿部备用液压油缸，所述大腿支撑杆与所述小腿支撑杆之间设有腿部弯曲调整液压杆，所述支撑脚板连接在所述小腿支撑杆上，并通过脚部连接杆连接。2.如权利要求1所述的可穿包覆式人体助力机械外骨骼，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭东，施述鹏，熊成，虞祥，尹昕，王旭晨，
申请(专利权)人：张旭东，
类型：新型
国别省市：甘肃,62