一种绳拉式上肢助力机器人制造技术

本发明专利技术公开一种绳拉式上肢助力机器人，涉及人体辅助机器人领域，包括宽度调节机构、控制机构、固定背带和两个助力机构，助力机构包括驱动组件、收放组件和外伸组件，外伸组件包括外伸臂和连接绳，宽度调节机构包括调节组件和两个连接板，各连接板后端固定有一个驱动组件和一个收放组件，各连接板前端固定有一个外伸臂，连接绳一端安装于收放组件上，连接绳另一端穿过外伸臂并由外伸臂末端伸出，驱动组件用于驱动收放组件实现连接绳的收放，控制机构一端安装于调节组件上，控制机构另一端安装于固定背带上。该装置使得上肢仅起到辅助作用，提高了工作效率，同时采用两个动力源实现助力功能，结构简单，控制难度低，更易应用。

【技术实现步骤摘要】
一种绳拉式上肢助力机器人
本专利技术涉及人体辅助机器人领域，特别是涉及一种绳拉式上肢助力机器人。
技术介绍
近几年随着运输行业的快速发展，货物的运输量不断增大。货物转运过程中需要不断的进行装卸且常采用人工的方式进行工作。在长时间的装卸、搬运或上肢负重过程中，人体体能下降，工作效率降低；同时对人体造成了严重伤害且存在安全隐患。而上肢助力器人则可以为人体提供助力，辅助人体上肢工作，减轻人体上肢负担，提高工作效率，进而避免安全事故的发生。在公开号为CN109129443A的专利提供的上肢外骨骼机器人中，小臂、大臂和肘关节依次串联，在每一处的关节连接处安装有驱动电机，增加了机器人整体质量，同时串联的连接方式降低了人体与机器人的耦合性及跟随性，增加了控制难度。公开号为CN108839000A的专利提供的上肢外骨骼助力机器人采用的是并联结构，在一定程度上提高了负载能力，但是也限制了人体上肢的活动范围，降低上肢运动的灵活性。可见，现有的上肢外骨骼助力机器人运动方式中多为人体上肢运动为主动，外骨骼机器人配合其运动，控制复杂、跟随性差、容易造成人体肢体运动的不协调，很容易产生顿挫感。同时，现有的多数的上肢外骨骼助力机器人采用的是多自由度结构以配合人体关节运动，增加了驱动数量，提高了控制难度及成本，不易于应用推广。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本专利技术提供一种绳拉式上肢助力机器人，上肢仅起到辅助作用，提高了工作效率，同时采用两个动力源实现助力功能，结构简单，控制难度低，更易应用。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种绳拉式上肢助力机器人，包括宽度调节机构、控制机构、固定背带和两个助力机构，所述助力机构包括驱动组件、收放组件和外伸组件，所述外伸组件包括外伸臂和连接绳，所述宽度调节机构包括调节组件和两个连接板，两个所述连接板分别安装于所述固定背带后部上端的两侧，所述调节组件安装于两个所述连接板之间，所述调节组件用于调节两个所述连接板之间的距离；各所述连接板后端固定有一个所述驱动组件和一个所述收放组件，各所述连接板前端固定有一个所述外伸臂，所述连接绳一端安装于所述收放组件上，所述连接绳另一端穿过所述外伸臂并由所述外伸臂末端伸出，所述驱动组件用于驱动所述收放组件实现所述连接绳的收放，所述驱动组件与所述控制机构连接，所述控制机构一端安装于所述调节组件上，所述控制机构另一端安装于所述固定背带上。优选地，还包括多个固定件，各所述连接板上设置有沿水平方向延伸的连接槽，所述固定件穿过所述连接槽将所述连接板固定于所述固定背带上。优选地，所述调节组件包括双向丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、手柄、安装板、两个滑槽板和两个调节板，各所述连接板上固定有一个所述滑槽板，所述滑槽板上设置有竖向滑槽，所述第一丝杠螺母和所述第二丝杠螺母分别固定于两个所述滑槽板的上端，所述双向丝杠安装于所述第一丝杠螺母和所述第二丝杠螺母中，所述双向丝杠中部固定套设有所述手柄；两个所述调节板交叉铰接设置，各所述调节板的上端滑动安装于一个所述滑槽板的所述竖向滑槽中，各所述调节板的下端铰接于另一个所述滑槽板的底部，所述安装板上端安装于两个所述调节板的铰接处，所述控制机构安装于所述安装板下端。优选地，所述外伸组件还包括连接块、重物连接件、挡壳和三个滑轮，所述外伸臂包括上臂和下臂，所述连接块固定于所述连接板上，所述上臂一端固定于所述连接块上，所述上臂另一端与所述下臂连接，所述下臂上安装有所述挡壳，所述连接块上设置有一个所述滑轮，所述下臂的上下两端分别设置有一个所述滑轮，所述滑轮用于对所述连接绳进行支撑和导向，所述连接绳下端安装有所述重物连接件。优选地，还包括两个锁紧螺栓和两个锁紧螺母，所述上臂包括两个对称设置的上臂板，所述下臂包括两个对称设置的下臂板，两个所述下臂板之间的上下两端分别安装有一个所述滑轮，两个所述上臂板均固定于所述连接块上，各所述下臂板的上端铰接于一个所述上臂板的内侧，所述下臂板上端设置有一个定位孔，所述上臂板下端设置有多个角度调节孔，一个所述锁紧螺栓穿过一个所述角度调节孔和一个所述定位孔并由一个所述锁紧螺母固定。优选地，所述收放组件包括卷筒、卷筒支架和压板，所述卷筒支架固定于所述连接板上端，所述卷筒转动安装于所述卷筒支架中，所述连接绳缠绕于所述卷筒上，所述连接绳端部通过所述压板固定于所述卷筒上。优选地，所述驱动组件包括电机、U形支架、联轴器、第一锥齿轮和第二锥齿轮，所述U形支架固定于所述连接板上端，所述电机安装于所述U形支架上，所述电机与所述控制机构连接，所述电机的输出轴方向与所述连接板相垂直，所述电机的输出轴上固定有所述第一锥齿轮，所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮相啮合，所述第二锥齿轮的输出端穿过所述U形支架伸至外部，并通过所述联轴器与所述卷筒的输入端连接。优选地，所述控制机构包括控制板、电池、IMU传感器、第一支板、第二支板、连接带和两个压力传感器，所述电池靠近所述固定背带一侧的上部铰接有所述第一支板，所述第一支板和所述第二支板均固定于所述安装板上，所述第一支板位于所述第二支板上方，所述第二支板下端铰接有所述连接带，所述连接带下端与所述固定背带连接，所述控制板固定于所述电池上部，所述电池、所述压力传感器、所述IMU传感器和所述电机均与所述控制板连接，各所述连接绳下端与一个所述压力传感器连接，各所述压力传感器下端与一个所述重物连接件连接。优选地，所述电池靠近所述固定背带一侧的下部设置有凹陷部，所述凹陷部中设置有两个立板，两个所述立板之间安装有一个连接轴，所述连接带下端穿过所述连接轴与所述电池之间的空隙并与所述固定背带连接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：本专利技术提供的绳拉式上肢助力机器人，包括宽度调节机构、控制机构、固定背带和两个助力机构，助力机构包括驱动组件、收放组件和外伸组件，外伸组件包括外伸臂和连接绳，外伸臂用于为连接绳提供支撑，宽度调节机构包括调节组件和两个连接板，调节组件用于调节两个连接板之间的距离，进而调节两个外伸臂之间的距离，以满足不同身高、肩宽的人群的需求。通过固定背带将机器人固定于人体背部，控制机构控制驱动组件输出动力，带动收放组件运动收放连接绳，进而升降重物，可见，本专利技术中的绳拉式上肢助力机器人采用的是连接绳对重物进行抬升，人体上肢辅助完成重物的搬运，改变了传统上肢外骨骼机器人中人体上肢为主体，外骨骼机器人跟随运动的方式，解放了人体双手，减轻了上肢负重，提高了工作效率；同时，采用柔性的拉升方式降低了助力机器人与人体的耦合性及控制难度，进一步提高了工作效率。本专利技术中共采用两个驱动组件，相比传动的外骨骼机器人减少了动力源的数量，不仅减轻了自身重量，同时整体体积减小，更利于安装。本专利技术中将机器人整体安装于固定背带上，由于机器人整体质量轻，体积小，保证了舒适性，同时更容易穿戴和携带。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绳拉式上肢助力机器人，其特征在于，包括宽度调节机构、控制机构、固定背带和两个助力机构，所述助力机构包括驱动组件、收放组件和外伸组件，所述外伸组件包括外伸臂和连接绳，所述宽度调节机构包括调节组件和两个连接板，两个所述连接板分别安装于所述固定背带后部上端的两侧，所述调节组件安装于两个所述连接板之间，所述调节组件用于调节两个所述连接板之间的距离；各所述连接板后端固定有一个所述驱动组件和一个所述收放组件，各所述连接板前端固定有一个所述外伸臂，所述连接绳一端安装于所述收放组件上，所述连接绳另一端穿过所述外伸臂并由所述外伸臂末端伸出，所述驱动组件用于驱动所述收放组件实现所述连接绳的收放，所述驱动组件与所述控制机构连接，所述控制机构一端安装于所述调节组件上，所述控制机构另一端安装于所述固定背带上。/n

【技术特征摘要】
1.一种绳拉式上肢助力机器人，其特征在于，包括宽度调节机构、控制机构、固定背带和两个助力机构，所述助力机构包括驱动组件、收放组件和外伸组件，所述外伸组件包括外伸臂和连接绳，所述宽度调节机构包括调节组件和两个连接板，两个所述连接板分别安装于所述固定背带后部上端的两侧，所述调节组件安装于两个所述连接板之间，所述调节组件用于调节两个所述连接板之间的距离；各所述连接板后端固定有一个所述驱动组件和一个所述收放组件，各所述连接板前端固定有一个所述外伸臂，所述连接绳一端安装于所述收放组件上，所述连接绳另一端穿过所述外伸臂并由所述外伸臂末端伸出，所述驱动组件用于驱动所述收放组件实现所述连接绳的收放，所述驱动组件与所述控制机构连接，所述控制机构一端安装于所述调节组件上，所述控制机构另一端安装于所述固定背带上。


2.根据权利要求1所述的绳拉式上肢助力机器人，其特征在于，还包括多个固定件，各所述连接板上设置有沿水平方向延伸的连接槽，所述固定件穿过所述连接槽将所述连接板固定于所述固定背带上。


3.根据权利要求1所述的绳拉式上肢助力机器人，其特征在于，所述调节组件包括双向丝杠、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母、手柄、安装板、两个滑槽板和两个调节板，各所述连接板上固定有一个所述滑槽板，所述滑槽板上设置有竖向滑槽，所述第一丝杠螺母和所述第二丝杠螺母分别固定于两个所述滑槽板的上端，所述双向丝杠安装于所述第一丝杠螺母和所述第二丝杠螺母中，所述双向丝杠中部固定套设有所述手柄；两个所述调节板交叉铰接设置，各所述调节板的上端滑动安装于一个所述滑槽板的所述竖向滑槽中，各所述调节板的下端铰接于另一个所述滑槽板的底部，所述安装板上端安装于两个所述调节板的铰接处，所述控制机构安装于所述安装板下端。


4.根据权利要求3所述的绳拉式上肢助力机器人，其特征在于，所述外伸组件还包括连接块、重物连接件、挡壳和三个滑轮，所述外伸臂包括上臂和下臂，所述连接块固定于所述连接板上，所述上臂一端固定于所述连接块上，所述上臂另一端与所述下臂连接，所述下臂上安装有所述挡壳，所述连接块上设置有一个所述滑轮，所述下臂的上下两端分别设置有一个所述滑轮，所述滑轮用于对所述连接绳进行支撑和导向，所述连接绳下端安装有所述重物连接件。


5...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春杰，王强，吴新宇，徐升，沈国栋，胡佳，张传深，
申请(专利权)人：山东中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37