一种纯人力外骨骼上肢系统技术方案

本发明专利技术创造提供了一种纯人力外骨骼上肢系统，包括一大臂杆件，大臂杆件上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件的一端固定在大臂杆件上，大臂延伸件能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。本发明专利技术创造的机械臂更为灵活，能够精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等。

【技术实现步骤摘要】
一种纯人力外骨骼上肢系统
本专利技术创造属于机械外骨骼
，尤其是涉及一种纯人力外骨骼上肢系统。
技术介绍
人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段，能源供给装置以及高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验尝试。在外骨骼的研究成果方面以美国和日本技术研究最为先进。美国的重点在军事陆军作战，日本则更贴近日常生活及医疗辅助。我国在此领域还处在初级阶段，大部分停留在理论层面上，主要研究的应用为医学康复机械外骨骼的支撑机构、控制系统、伺服系统理论等。并没有复杂系统技术实体产品生产，我们在这一领域还和较为领先的日本美国相差甚远。助力机器的本质就是将人类本身的力量和动作速度放大几倍甚至上千倍。外骨骼作为高精度模仿人类动作的机械，其技术的发展和优化不但为军事和医疗添翼，也将在未来建筑领域以及制造领域做出无法估量和比拟的贡献。在可穿戴贴附型方面越来越趋向于材料的坚韧轻质化，能源的低耗化，控制的无缝化，驱动的流畅化。这就要求构造材料为坚韧质轻的弹性复合材料，使外骨骼在保障穿用者的的同时，减少能量消耗。其能源提供装置要尽可能的将自然能源转化为外骨骼所能使用的能源，并能保证支持做够长的时间。而其控制系统的安装，要求使用者穿上该装备后能够正常活动并保证动作流畅。在建筑上，带助力的外骨骼将比一般塔吊，机械臂更为灵活精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等。人穿着建筑型外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护。在制造方面也是如此。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种纯人力外骨骼上肢系统，以解决上述技术问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种纯人力外骨骼上肢系统，包括一大臂杆件，大臂杆件上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件的一端固定在大臂杆件上，大臂延伸件能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。进一步的，第一平行四边形运动机构包括大臂杆件、一大臂横杆和两个大臂竖杆，两个大臂竖杆平行设置，大臂竖杆的一端分别与大臂杆件铰接，两个大臂竖杆靠近大臂杆件的另外一端且两者之间间隔设置，大臂横杆与大臂杆件平行设置，大臂横杆的一端与纯人力外骨骼躯干系统的侧框架铰接，两个大臂竖杆的中部分别与大臂横杆铰接。进一步的，大臂竖杆的下端固接有用于手臂佩戴的衔接物。进一步的，第二平行四边形运动机构包括大臂延伸件、小臂杆件、小臂控制横杆和小臂控制件，小臂控制件和小臂杆件平行设置，小臂控制件的一端和小臂杆件分别与大臂延伸件铰接，小臂控制横杆与大臂延伸件平行设置，小臂控制横杆的两端分别与小臂控制件和小臂杆件的端部铰接。进一步的，小臂杆件的一端朝前突出于大臂延伸件，小臂杆件的突出部与小臂延伸件的一端固接，小臂延伸件与小臂杆件平行设置，小臂延伸件的另外一端朝前延伸，小臂延伸件的自由端用于安装手部装置。进一步的，第三平行四边形运动机构包括一控制连接件、两个弯曲刚性杆和一手部控制件，控制连接件与小臂控制件平行设置，两个弯曲刚性杆平行设置，两个弯曲刚性杆的一端侧部分别与控制连接件远离第二平行四边形运动机构的小臂控制件的外侧壁的两端铰接，手部控制件与控制连接件平行设置，手部控制件的两端分别与弯曲刚性杆的另一端铰接，靠前设置的弯曲刚性杆的前侧壁上固接有手臂延伸杆，手臂延伸杆朝前延伸。进一步的，第二平行四边形运动机构与第三平行四边形运动机构之间有夹角，第三平行四边形运动机构靠近第一平行四边形运动机构。相对于现有技术，本专利技术创造所述的一种纯人力外骨骼上肢系统具有以下优势：(1)本专利技术创造的机械臂更为灵活，能够精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等；(2)本专利技术创造使得人穿着外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护；(3)本专利技术创造中应用了三个平行四边形运动机构，在大臂小臂各用一个变形后的平行四边形来实现对人肢体运动尺寸的放大，另外在大臂和小臂外骨骼中间的连接处加装一个带变形刚性杆的平行四边形运动机构，保证了人小臂对外骨骼小臂部分的连接和驱动。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造实施例的纯人力外骨骼系统的结构示意图；图2为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼上肢系统的结构示意图；图3为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼躯干系统的结构示意图；图4为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼下肢系统的结构示意图；附图标记说明：1、纯人力外骨骼上肢系统；101、大臂杆件；102、大臂横杆；103、大臂竖杆；104、大臂延伸件；105、小臂控制件；106、小臂控制横杆；107、小臂杆件；108、小臂延伸件；109、控制连接件；110、弯曲刚性杆；111、手部控制件；112、手臂延伸杆；2、纯人力外骨骼躯干系统；201、上横梁；202、下横梁；203、左边框；204、右边框；205、合页；206、躯干竖直杆；207、上连接件；208、上转动套；2081、凸起部；209、下转动套；2091、缺口部；210、下连接件；211、挡板；212、固定销；213、球面副；214、横向连接件；3、纯人力外骨骼下肢系统；301、胯部连接件一；302、胯部连接件二；303、胯部连接件三；304、大腿杆件；3041、腿部连接件一；3042、腿部连接件二；3043、腿部连接件三；305、小腿杆件一；306、小腿杆件二；307、小腿杆件三；308、足侧连接杆；309、足下连接板；310、L型直角连杆；311、脚步连杆；312、延伸脚掌；313、足后连杆。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本专利技术创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯人力外骨骼上肢系统，其特征在于：包括一大臂杆件(101)，大臂杆件(101)上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件(104)的一端固定在大臂杆件(101)上，大臂延伸件(104)能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件(104)的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。

【技术特征摘要】
1.一种纯人力外骨骼上肢系统，其特征在于：包括一大臂杆件(101)，大臂杆件(101)上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件(104)的一端固定在大臂杆件(101)上，大臂延伸件(104)能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件(104)的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。2.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼上肢系统，其特征在于：第一平行四边形运动机构包括大臂杆件(101)、一大臂横杆(102)和两个大臂竖杆(103)，两个大臂竖杆(103)平行设置，大臂竖杆(103)的一端分别与大臂杆件(101)铰接，两个大臂竖杆(103)靠近大臂杆件(101)的另外一端且两者之间间隔设置，大臂横杆(102)与大臂杆件(101)平行设置，大臂横杆(102)的一端与纯人力外骨骼躯干系统(2)的侧框架铰接，两个大臂竖杆(103)的中部分别与大臂横杆(102)铰接。3.根据权利要求2所述的纯人力外骨骼上肢系统，其特征在于：大臂竖杆(103)的下端固接有用于手臂佩戴的衔接物。4.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼上肢系统，其特征在于：第二平行四边形运动机构包括大臂延伸件(104)、小臂杆件(107)、小臂控制横杆(106)和小臂控制件(105)，小臂控制件(105)和小臂杆件(107)平行设置，小臂控制件(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙江宏，刘昌霖，
申请(专利权)人：天津大衍天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12