仿竹结构的上肢外骨骼装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种仿竹结构的上肢外骨骼装置，包括：肩部内收外展关节(1)、肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)、仿竹结构机械臂(4)、驱动模块(5)、背板支架(6)以及电气系统(7)；所述肩部内收外展关节(1)与肩部屈伸关节(2)通过L型工件相连接；所述肩部屈伸关节(2)与肘部屈伸关节(3)相连接；所述仿竹结构机械臂(4)与肘部屈伸关节(3)过盈配合；所述驱动模块(5)与肩部内收外展关节(1)、肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)分别相连；本发明专利技术的仿竹机械臂，相比于传统杆件机械臂，可以以更轻的质量和小巧的体积满足刚度要求。此外，内部空腔还具有规划绳索路径或内置其余零件等功用。

【技术实现步骤摘要】
仿竹结构的上肢外骨骼装置
本专利技术涉及人体辅助机器人领域，具体地，涉及一种仿竹结构的上肢外骨骼装置。
技术介绍
外骨骼机器人技术是学科交叉的浓缩产物，它以增强机体功能为目的，融合传感、控制和移动计算，为使用者提供一种可穿戴的机械机构的综合技术。该技术在康复训练、个人日常生活助力、搬运工人作业助力及军事士兵体能增强等领域逐步受到广泛关注。近年来，全球老龄化问题严重。根据数据显示将近八成的中风患者有运动障碍的后遗症。此外，因疾病、外伤事故等原因，上肢运动功能患者也逐渐增多。尽管经过治疗和康复训练后，患者的病情好转，但肌肉力量水平也难以达到常人水平，甚至难以生活自理，这就需要穿戴式设备对其身体进行力量增强性的运动辅助。目前，存在一些上肢外骨骼机器人的研发工作和使用情况，多用于替代康复师进行病患的辅助康复训练。相比之下，助力式上肢外骨骼对设备重量、穿戴舒适性、人机交互接口技术、用户友好性、和移动计算能力等方面有着更高的要求。除个人生活助力以外，助力式上肢外骨骼可广泛应用于工人与士兵的体能增强，有着同样迫切的市场需求。专利文献CN1061091本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，包括：肩部内收外展关节(1)、肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)、仿竹结构机械臂(4)、驱动模块(5)、背板支架(6)以及电气系统(7)；/n所述肩部内收外展关节(1)与肩部屈伸关节(2)通过L型工件相连接；/n所述肩部内收外展关节(1)通过仿竹结构机械臂(4)紧固连接于背板支架(6)上；/n所述肩部屈伸关节(2)与肘部屈伸关节(3)通过仿竹结构机械臂(4)相连接；/n所述肘部屈伸关节(3)下侧通过过盈配合连接仿竹结构机械臂(4)；/n所述驱动模块(5)通过同步轮传动与肩部内收外展关节(1)，通过绳索传动与肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)...

【技术特征摘要】
1.一种仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，包括：肩部内收外展关节(1)、肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)、仿竹结构机械臂(4)、驱动模块(5)、背板支架(6)以及电气系统(7)；
所述肩部内收外展关节(1)与肩部屈伸关节(2)通过L型工件相连接；
所述肩部内收外展关节(1)通过仿竹结构机械臂(4)紧固连接于背板支架(6)上；
所述肩部屈伸关节(2)与肘部屈伸关节(3)通过仿竹结构机械臂(4)相连接；
所述肘部屈伸关节(3)下侧通过过盈配合连接仿竹结构机械臂(4)；
所述驱动模块(5)通过同步轮传动与肩部内收外展关节(1)，通过绳索传动与肩部屈伸关节(2)、肘部屈伸关节(3)分别相连；
所述电气系统(7)、驱动模块(5)设置于背板支架(6)上。


2.根据权利要求1所述的仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，所述肩部内收外展关节(1)包括：同步带(101)、同步轮系(102)、肩部连接件(103)，肩部连接件内盖(104)；
仿竹结构机械臂(4)的上肢外骨骼具有3个主动自由度；
仿竹结构机械臂(4)包括：竹节模块(8)。


3.根据权利要求2所述的仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，所述竹节模块(8)包括竹节(801)和竹管(802)；
所述竹管(802)采用碳纤维管材；
所述竹节(801)的两端具有台阶面；
所述竹节(801)采用过盈配合与竹管802进行配合；
所述竹节(801)的中间设置有多个通孔；
所述竹节模块(8)由3个竹管(802)和2个竹节(801)交叉装配而成。


4.根据权利要求2所述的仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，所述仿竹机械臂(4)包括：竹节模块(8)、手臂紧固连接环(401)、臂环紧固连接零件(402)、紧固螺栓(403)以及薄膜压力传感器(404)；
所述三个竹节模块(8)并排并联；
所述三个竹节模块(8)设置于臂环紧固连接零件(402)的半圆形凹槽中；所述臂环紧固连接零件(402)通过紧固螺栓(403)与手臂紧固连接环(401)紧固连接；
所述手臂紧固连接环(401)相对于竹节模块(8)的位置能够沿竹节模块(8)的轴向滑动调节；
所述手臂紧固连接环(401)的内壁上下两侧胶合2个薄膜压力传感器(404)。


5.根据权利要求1所述的仿竹结构的上肢外骨骼装置，其特征在于，所述驱动模块(5)包括：扁平式直流电机(501)、电机安装法兰(502)、电机机座螺栓(503)、谐波减速器(504)、电机输入法兰(505)、电机轴安装螺栓(506)、谐波减速器输出法兰(507)、谐波减速器法兰螺栓(508)、矩传感器(509)、扭矩传感器安装螺栓(510)、输出槽轮(511)、绳索紧固连接件(512)、绳索紧固螺栓(513)、槽轮安装螺栓(514)、保护罩(515)、驱动模块安装法兰(516)、双头螺柱(517)以及绳索路径挡板(518)；
所述电机(501)经电机机座螺栓(503)紧固连接于电机安装法兰(502)的一侧；
所述电机安装法兰(502)的外侧螺纹孔和谐波减速器(504)的外侧通孔对齐；
所述电机安装法兰(502)的外侧螺纹孔与保护罩(515)的通孔对齐；
所述电机安装法兰(502)的外侧螺纹孔与驱动模块安装法兰(516)的螺纹孔对齐；
所述电机(501)、电机安装法兰(502)、谐波减速器(504)、保护罩(515)、驱动模块安装法兰(516)采用双头螺柱(517)紧固连接；
所述电机(501)的电机轴过盈配合于电机输入法兰(505)的中间通空中；
所述电机输入法兰(505)由电机轴安装螺栓(506)紧固连接于谐波减速器504的输入端波发生器上；
所述谐波减速器(504)输出端经谐波减速器法兰螺栓(508)紧固连接于谐波减速器输出法兰(507)的安装孔处；
所述扭矩传感器(509)通过扭矩传感器安装螺栓(510)紧固连接在谐波减速器输出法兰(507)的另一侧；
所述扭矩传感器(509)的另一侧与输出槽轮(511)贴合；
所述扭矩传感器(509)的另一侧与输出槽轮(511)对齐安装孔；
所述扭矩传感器(509)的另一侧与输出槽轮(511)由槽轮安装螺栓(514)紧固连接；
所述绳索紧固连接件(512)采用突出台阶结构，用于压紧绳索于输出槽轮的绳索槽中；
所述绳索紧固连接件(512)通过绳索紧固...

【专利技术属性】
技术研发人员：张定国，王彦凇，阿曼德扎何迪，高雪官，徐文东，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31