一种气动腰部助力外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术实施例涉及一种气动腰部助力外骨骼机器人，包括脊架、背部固定架、弹簧架、肩轴、气缸、气缸接头、多根弹簧、连接架、轴承、髋轴、腿挡和绑带，脊架包括脊杆和轴承环；轴承环的外侧壁与脊杆的一端一体连接；轴承环的内侧两端分别开有轴承槽；背部固定架和弹簧架分别与脊杆的另一端固定连接；肩轴设于通孔内，且两端均伸出通孔外；肩轴的两端分别与一个气缸的无杆侧端盖固定连接；气缸接头的一端与气缸的活塞杆固定连接；多根弹簧的两端分别固定在弹簧架和气缸接头上；连接架的一端与气缸接头铰接，另一端固定套设于髋轴上；每个轴承槽内安装一个轴承；髋轴的一端设置于轴承内，另一端与腿挡固定连接；绑带设置在背部固定架上。

【技术实现步骤摘要】
一种气动腰部助力外骨骼机器人
本专利技术涉及可穿戴的外骨骼助力机器人
，尤其涉及一种气动腰部助力外骨骼机器人。
技术介绍
近些年来，穿戴式外骨骼的研究逐渐兴起。可穿戴式外骨骼是一类模仿人体生理构造的辅助穿戴者的智能机械装置，其结构类似昆虫的外骨骼那样，能被人穿戴，协同穿戴者运动，从而为穿戴者提供保护、额外的动力或能力，提高穿戴者行走过程中的耐久性、负重能力等，增强人体机能，主要运用在医疗康复、军事、个人能力提升等领域。目前，已公布的各种人体穿戴式外骨骼系统有很多，其功能包括提高负重行走能力，重型物资搬运助力，人体上、下肢运动障碍康复等，功能多集中于人体助力行走，其共同的特点均是在动力源的支持下，通过传感器采集人体信号反馈给控制单元，经过控制单元的逻辑处理后，下达指令使动力执行单元完成动作，以实现相应功能。但是现有技术中的外骨骼机器人结构复杂，导致装置较重，当应用于搬运作业时不利于作业的进行，且成本较高，昂贵的制造成本也使其仅仅停留在科学研究阶段，无法广泛应用于工业生产中。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单、成本低的气动腰部助力外骨骼机器人。为实现上述目的，本专利技术提供了一种气动腰部助力外骨骼机器人，所述气动腰部助力外骨骼机器人包括：脊架，所述脊架包括脊杆和轴承环；所述脊杆包括依次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面；所述脊杆上开有通孔，所述通孔穿设所述第二侧面与所述第四侧面；所述轴承环的外侧壁与所述脊杆的一端一体连接，且所述轴承环的中心轴线与所述通孔的中心轴线平行；所述轴承环的内侧两端分别开有轴承槽；背部固定架，与所述脊杆的另一端的所述第一侧面固定连接；弹簧架，与所述脊杆的另一端的所述第三侧面固定连接；肩轴，所述肩轴设于所述通孔内，且所述肩轴的两端均伸出所述通孔外；气缸，所述气缸具有活塞杆和无杆侧端盖，所述肩轴的两端分别与一个所述气缸的所述无杆侧端盖固定连接；气缸接头，所述气缸接头的一端与所述气缸的所述活塞杆固定连接；多根弹簧，多根所述弹簧的一端固定在所述弹簧架上，多根所述弹簧的另一端固定在所述气缸接头上；连接架，所述连接架的一端与所述气缸接头的另一端铰接；轴承，每个所述轴承槽内安装一个所述轴承；髋轴，所述髋轴的一端设置于所述轴承内；所述连接架的另一端固定套设于所述髋轴上；腿挡，所述腿挡与所述髋轴的另一端固定连接，所述腿挡随所述髋轴的转动而转动；绑带，设置在所述背部固定架上，用于将所述背部固定架固定于穿戴者的背部；当所述穿戴者弯腰时，所述活塞杆伸出所述气缸，所述弹簧拉伸，当所述穿戴者直腰时，所述气缸工作，所述活塞杆压入所述气缸内，拉动所述连接架的一端，从而所述连接架的另一端带动所述髋轴和所述腿挡转动，所述弹簧恢复，使所述腿挡始终压紧所述穿戴者的大腿，所述绑带向后拉动所述穿戴者的背部，从而完成直腰动作。优选的，所述气动腰部助力外骨骼机器人还包括两个回环，每个所述回环与所述轴承环固定连接。进一步优选的，所述回环包括主体部、安装环和两个连接杆；每个所述连接杆的一端与所述安装环固定连接，每个所述连接杆的另一端与所述主体部固定连接；所述安装环与所述轴承环连接。再进一步优选的，所述轴承环的两端均连接有安装板，所述安装环安装在所述安装板上，所述髋轴穿设所述安装板和所述安装环。优选的，所述气动腰部助力外骨骼机器人还包括腰带，所述腰带固定安装在所述轴承环上，用于将所述轴承环固定于所述穿戴者的腰部。优选的，所述背部固定架包括背板和固定部；所述背板通过所述固定部安装在所述脊杆的另一端的所述第一侧面上。优选的，所述弹簧架包括弹簧固定杆和安装部；所述弹簧固定杆通过所述安装部安装在所述脊杆的另一端的所述第三侧面上，所述弹簧的一端固定在所述弹簧固定杆上。进一步优选的，所述安装部的横截面为L形。优选的，所述连接架包括第一连接部、第二连接部和第三连接部；所述第一连接部的横截面为U字形，与所述气缸接头轴连接；所述第二连接部用于连接所述第一连接部与所述第三连接部；所述第三连接部固定套设于所述髋轴上。进一步优选的，所述连接架的所述第三连接部与所述髋轴之间通过平键连接。本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人，采用气动技术的动力源，由于气动技术具有高速高效、清洁安全、低成本、易于维护等优点，使得该气动腰部助力外骨骼机器人结构简单且轻便灵活，成本较低，能够广泛应用于工业生产中，同时，该气动腰部助力外骨骼机器人采用气缸与弹簧相结合，弹簧起到自动回位的作用，使得腿挡部分能够始终贴合在穿戴者的大腿上，便于行走，此外，该机器人上还设有回环，起到了防护作用，提高了安全性。附图说明图1为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的局部放大图；图3为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人安装绑带和腰带的结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的连接安装板的脊架的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的背部固定架的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的弹簧架的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的气缸接头的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的连接架的结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的连接架与髋轴连接的局部剖视图；图10为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的回环的结构示意图；图11为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的直腰状态图；图12为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的弯腰状态图。具体实施方式下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。本专利技术实施例涉及提供的气动腰部助力外骨骼机器人，腿挡部分始终与穿戴者的大腿贴合，便于行走，且该机器人具有起防护作用的回环，安全性高，结构简单且轻便灵活，成本较低，能够广泛应用于工业生产中，具有负重行走、搬运重物、医疗辅助康复等功能，其主要应用于长期从事弯腰搬运重物的环境。图1、图2和图3分别为本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人的结构示意图、局部放大图和安装绑带和腰带的结构示意图。结合图1、图2和图3所示：本专利技术实施例提供的气动腰部助力外骨骼机器人具体包括：脊架1、背部固定架8、弹簧架9、肩轴10、气缸11、气缸接头14、弹簧15、连接架16、轴承(图中未示出)、髋轴17、腿挡18、绑带46、回环19和腰带47。具体的，脊架1包括脊杆2和轴承环3，轴承环3的外侧壁与脊杆2的一端一体连接；背部固定架8和弹簧架9分别设置在脊杆2的另一端的相对两侧面上；肩轴10穿设脊杆2；气缸11具有活塞杆12和无杆侧端盖13，肩轴10的两端分别与一个气缸11的无杆侧端盖13固定连接；气缸接头14的一端与气缸11的活塞杆12固定连接；多根弹簧15的两端分别固定在弹簧架9和气缸接头14上；连接架16的一端与气缸接头14的另一端铰接；轴承环3内两端分别设置一个轴承；髋轴17的一端设置于轴承内；连接架16的另一端固定套设于髋轴17上；腿挡18与髋轴17的另一端固定连接，腿挡18随髋轴17的转动而转动；绑带46设置在背部固定架8上，用于将背部固定架8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气动腰部助力外骨骼机器人，其特征在于，所述气动腰部助力外骨骼机器人包括：脊架，所述脊架包括脊杆和轴承环；所述脊杆包括依次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面；所述脊杆上开有通孔，所述通孔穿设所述第二侧面与所述第四侧面；所述轴承环的外侧壁与所述脊杆的一端一体连接，且所述轴承环的中心轴线与所述通孔的中心轴线平行；所述轴承环的内侧两端分别开有轴承槽；背部固定架，与所述脊杆的另一端的所述第一侧面固定连接；弹簧架，与所述脊杆的另一端的所述第三侧面固定连接；肩轴，所述肩轴设于所述通孔内，且所述肩轴的两端均伸出所述通孔外；气缸，所述气缸具有活塞杆和无杆侧端盖，所述肩轴的两端分别与一个所述气缸的所述无杆侧端盖固定连接；气缸接头，所述气缸接头的一端与所述气缸的所述活塞杆固定连接；多根弹簧，多根所述弹簧的一端固定在所述弹簧架上，多根所述弹簧的另一端固定在所述气缸接头上；连接架，所述连接架的一端与所述气缸接头的另一端铰接；轴承，每个所述轴承槽内安装一个所述轴承；髋轴，所述髋轴的一端设置于所述轴承内；所述连接架的另一端固定套设于所述髋轴上；腿挡，所述腿挡与所述髋轴的另一端固定连接，所述腿挡随所述髋轴的转动而转动；绑带，设置在所述背部固定架上，用于将所述背部固定架固定于穿戴者的背部；当所述穿戴者弯腰时，所述活塞杆伸出所述气缸，所述弹簧拉伸，当所述穿戴者直腰时，所述气缸工作，所述活塞杆压入所述气缸内，拉动所述连接架的一端，从而所述连接架的另一端带动所述髋轴和所述腿挡转动，所述弹簧恢复，使所述腿挡始终压紧所述穿戴者的大腿，所述绑带向后拉动所述穿戴者的背部，从而完成直腰动作。...

【技术特征摘要】
1.一种气动腰部助力外骨骼机器人，其特征在于，所述气动腰部助力外骨骼机器人包括：脊架，所述脊架包括脊杆和轴承环；所述脊杆包括依次连接的第一侧面、第二侧面、第三侧面和第四侧面；所述脊杆上开有通孔，所述通孔穿设所述第二侧面与所述第四侧面；所述轴承环的外侧壁与所述脊杆的一端一体连接，且所述轴承环的中心轴线与所述通孔的中心轴线平行；所述轴承环的内侧两端分别开有轴承槽；背部固定架，与所述脊杆的另一端的所述第一侧面固定连接；弹簧架，与所述脊杆的另一端的所述第三侧面固定连接；肩轴，所述肩轴设于所述通孔内，且所述肩轴的两端均伸出所述通孔外；气缸，所述气缸具有活塞杆和无杆侧端盖，所述肩轴的两端分别与一个所述气缸的所述无杆侧端盖固定连接；气缸接头，所述气缸接头的一端与所述气缸的所述活塞杆固定连接；多根弹簧，多根所述弹簧的一端固定在所述弹簧架上，多根所述弹簧的另一端固定在所述气缸接头上；连接架，所述连接架的一端与所述气缸接头的另一端铰接；轴承，每个所述轴承槽内安装一个所述轴承；髋轴，所述髋轴的一端设置于所述轴承内；所述连接架的另一端固定套设于所述髋轴上；腿挡，所述腿挡与所述髋轴的另一端固定连接，所述腿挡随所述髋轴的转动而转动；绑带，设置在所述背部固定架上，用于将所述背部固定架固定于穿戴者的背部；当所述穿戴者弯腰时，所述活塞杆伸出所述气缸，所述弹簧拉伸，当所述穿戴者直腰时，所述气缸工作，所述活塞杆压入所述气缸内，拉动所述连接架的一端，从而所述连接架的另一端带动所述髋轴和所述腿挡转动，所述弹簧恢复，使所述腿挡始终压紧所述穿戴者的大腿，所述绑带向后拉动所述穿戴者的背部，从而完成直腰动作。2.根据权利要求1所述的气动腰部助力外骨骼机器人，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王潮，张崇冰，陈博宇，
申请(专利权)人：北京铁甲钢拳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11