【技术实现步骤摘要】
一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人
本专利技术属于外骨骼机器人领域，具体涉及一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人。
技术介绍
在工业、物流等领域，相关工作人员经常会遇到需要抬起重物或长时间手持工具进行抬臂作业的场景。在这些特定的工作情景下，传统的作业辅助工具很难充分发挥作用，减轻作业人员肌肉疲劳，而随着上肢外骨骼机器人的兴起，这一问题正在得到很好的解决。上肢外骨骼机器人是一种能够穿戴在操作者身上、并与其上肢相连接、能够根据操作者的意图进行协同运动和辅助做功的机器人机构。但人体上肢关节非常灵活，冗余自由度较多，能够完成多种复杂的运动，其中属上肢肩关节较为复杂，人机协同运动设计难度大，传统的上肢外骨骼机器人的肩部结构多采用二自由度或三自由度设计，且外骨骼机器人肩关节转动中心难以做到与人体上肢肩关节转动中心一致，使得穿戴者的舒适性大大降低，不能很好地做到人机协同运动，人机运动时容易发生干涉。在专利号为CN110497393A的专利技术专利中，公开了一种上肢外骨骼机器人，其肩部只有一个前屈/后伸自由度，而省...
【技术保护点】
1.一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人，其特征在于，包括背架机构(10)和对称设置在背架机构(10)两侧的两组上肢机构，所述上肢机构包括肘部前屈/后伸机构(3)、肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)、肩部旋内/旋外机构(7)以及绑带机构；/n所述肩部旋内/旋外机构(7)分别与肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)连接，构成双摇杆机构使得外骨骼机器人肩部三个自由度的旋转中心线交于人体肩关节转动中心，各自由度的旋转中心线与人体肩部运动的各旋转中心线共线。/n
【技术特征摘要】
1.一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人，其特征在于，包括背架机构(10)和对称设置在背架机构(10)两侧的两组上肢机构，所述上肢机构包括肘部前屈/后伸机构(3)、肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)、肩部旋内/旋外机构(7)以及绑带机构；
所述肩部旋内/旋外机构(7)分别与肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)连接，构成双摇杆机构使得外骨骼机器人肩部三个自由度的旋转中心线交于人体肩关节转动中心，各自由度的旋转中心线与人体肩部运动的各旋转中心线共线。
2.根据权利要求1所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述肩部旋内/旋外机构(7)依次包括前端部连杆(7-1)、第一中间连杆(7-2)、第二中间连杆(7-3)以及后端部连杆(7-4)，各连杆之间通过铰链相连；
所述前端部连杆(7-1)与肩部外摆/内收机构(8)铰接，所述后端部连杆(7-4)设计为U字形，U字形内部开口角度为0—180°，后端部连杆(7-4)与肩部前屈/后伸机构(6)铰接。
3.根据权利要求2所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肘部前屈/后伸机构(3)包括第一电机、第一减速器、第一联轴器、大臂下杆、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一转动轴、小臂上杆以及第一轴承端盖；
所述的大臂下杆下端设计为U字型，第一深沟球轴承和第二深沟球轴承位于U字形两侧圆孔内，其U字形开口形状使得小臂上杆旋转角度为0—120°，第一电机和第一减速器相连并固连在大臂下杆外侧，第一减速器输出轴通过第一联轴器与第一转动轴相连，第一转动轴通过花键与小臂上杆进行连接。
4.根据权利要求3所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肩部前屈/后伸机构(6)包括第二电机、第二减速器、第三深沟球轴承、第四深沟球轴承、第二转动轴、大臂上杆以及第二轴承端盖；
所述大臂上杆通过深沟球轴承和转动轴与肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)相连接，后端部连杆(7-4)的U字型内部开口角度使得大臂上杆的活动角度为0-180°，第三深沟球轴承和第四深沟球轴承位于肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)U字形两侧圆孔内，第二电机和第二减速器相连并固连在肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)外侧，第二减速器输出轴通过第二联轴器与第二转动轴相连，第二转动轴通过花键与大臂上杆进行连接。
5.根据权利要求4所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，肩部外摆/内收机构(8)通过套索(9)与固定在背架(10)上的电机(11)相连接，驱动力矩通过套索传递，肩部旋内/旋外机构(8)为被动自由度；肩部前屈/后伸机构(6)、肘部前屈/后伸机构(3)采用驱动减速电机系统直接驱动。
6.根据权利要求5所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肩部外...
【专利技术属性】
技术研发人员：管小荣，李灿，李回滨，何龙，王新蕊，李仲，李鹏杰，王铮，白宇，马泽，陆磊丰，高玉虎，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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