一种外骨骼助力机器人制造技术

本实用新型专利技术实施例提供的外骨骼助力机器人，包括肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机配合手部液压杆对手部进行负重支撑。髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机配合腿部液压杆、脚部液压杆对下肢进行负重支撑。腰部设计有上下肢运动连接机构连接上肢和下肢外骨骼负重，腰部可调束带、下肢束带、手部束带作用为固定外骨骼。髋关节水平缩放机构内含水平缩放锁止机构，当髋关节水平缩放支架缩放到合适尺寸时，可以锁定支架。本实用新型专利技术实施例提供的外骨骼助力机器人，采用主动式微电机辅助液压杆驱动，助力效果显著，同时不影响人体正常行走，随动效果好，同时采集机械限位保护，安全可靠；头盔摄像头和摄像头进行环境信息的收集，无需人工拍摄。

【技术实现步骤摘要】
一种外骨骼助力机器人
本技术涉及辅助机器人的
，特别是涉及一种外骨骼助力机器人。
技术介绍
现有外骨骼分负重及康复型外骨骼，也可分为全身外骨骼和下肢外骨骼。负重型外骨骼一般利用液压机械原理设计负重系统。但是现有的骨骼助力机器人无法用于地外或者危险区域科考使用，且无法直接穿戴在防护服或者宇航服外，其应用范围窄，功能单一。
技术实现思路
为了解决现有的骨骼助力机器人无法用于地外或者危险区域科考使用，且无法直接穿戴在防护服或者宇航服外，其应用范围窄，功能单一的技术问题，本技术实施例提供了一种外骨骼助力机器人，具体技术方案如下：本技术实施例提供了一种外骨骼助力机器人，包括肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机、髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机、摄像头、腿部液压杆、脚部液压杆、下肢外骨骼支架、腰部可调束带、髋关节外扩运动轴、模块化防护胸甲、手部束带、上下肢运动连接机构、头盔、头盔摄像头、氧气管、手部液压杆、生命维持背包、手部外骨骼支架、上肢束带；头盔摄像头设置在所述头盔的侧壁上；所述头盔通过所述氧气管连通所述生命维持背包；所述上肢束带设置在所述头盔底部，所述上肢束带的外形与人体上肢适配，在所述上述束带的外侧固定连接所述模块化防护胸甲；机器人包括两个手臂组件，每一个手臂组件包括两个手部液压杆、两个手部外骨骼支架；一个所述手部液压杆的一端连接所述上肢束带的肩部，另一端连接所述肩部微电机；所述微电机驱动连接一个所述手部外骨骼支架的一端，手部外骨骼支架的另一端连接肘部微电机；所述肘部微电机驱动连接另一个所述手部外骨骼支架的一端，其另一端连接所述腕部微电机；在所述手部外骨骼支架的侧壁上设置有至少两个手部束带；所述上下肢运动连接机构的顶部连接所述上肢束带；其底部连接所述腰部可调束带；在所述腰部可调束带上设置有两个下肢组件；两个所述下肢组件的设置位置与人体下肢位置相对应，同时与人体肩部位置相对应；所述下肢组件包括髋关节外扩运动轴、髋关节微电机、腿部液压杆、膝关节微电机、两个下肢外骨骼支架、脚部液压杆、脚踝微电机、摄像头；所述髋关节外扩运动轴固定在所述腰部可调束带上，所述髋关节外扩运动轴连接所述髋关节微电机；所述髋关节微电机驱动连接一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述膝关节微电机；所述腿部液压杆设置在所述髋关节微电机与膝关节微电机之间；所述膝关节微电机驱动连接另一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述脚踝微电机；所述脚部液压杆的一端固定连接在所述下肢外骨骼支架的侧壁上，另一端固定连接在所述脚踝微电机的侧壁上；所述摄像头设置在所述脚踝微电机的侧壁上。可选的，所述腰部可调束带包括：髋关节水平缩放机构、髋关节水平缩放支架；所述髋关节水平缩放机构用于锁止所述髋关节水平缩放支架。可选的，还包括下肢束带，所述下肢束带设置在所述下肢外骨骼支架的侧边。可选的，还包括主控板和传感器，所述传感器包括加速度传感器、前侧拉力传感器、后侧拉力传感器、第一陀螺仪、第二陀螺仪，加速度传感器安装在腰部可调束带的后侧，采集人体走动时的加速度，检测人体姿态信息，用于识别人体运动意图；前侧拉力传感器安装于上肢束带前端下部的末端，后侧拉力传感器安装在上肢束带内芯后端下部的末端，用于实时测量腰部可调束带的拉力信息，构成力反馈回路使助力大小按照设定的最佳助力波形函数变化；第一陀螺仪、第二陀螺仪分别安装在两个下肢束带的外侧面上，采集角速度信息，对角速度进行积分获得髋关节角度信息，用于识别人体步态；所述加速度传感器、前侧拉力传感器、后侧拉力传感器、第一陀螺仪、第二陀螺仪均通过导线连接于主控板的寄存器输入口，这些传感器一共占据主控板的七个寄存器输入口；主控板的寄存器输出口与电机驱动板连接，给电机驱动板发送PWM信号和使能信号；电机驱动板分别与肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机、髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机通过导线相连，给予电机电流信号。可选的，还包括电源，所述电源为所述主控板、所述电机驱动板、所述摄像头、所述头盔摄像头供电。本技术实施例提供了一种外骨骼助力机器人，上述外骨骼助力机器人适用于地外或者危险区域科考使用，外骨骼可直接穿戴在防护服或者宇航服外。胸口设计有模块化防护胸甲。可给胸部重要区域提供意外风险安全保护。本方案设计为全负重式外骨骼，包括肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机配合手部液压杆对手部进行负重支撑。髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机配合腿部液压杆、脚部液压杆对下肢进行负重支撑。腰部设计有上下肢运动连接机构连接上肢和下肢外骨骼负重，配合背部支架形成一整套全身负重外骨骼方案。生命维持背包提供生存时所需氧气及外骨骼微电机运动及各类传感器，摄像头运作所需的电能。氧气通过氧气管连接头盔。摄像头，头盔摄像头给科考人员提供更多外部实时影像显示。腰部可调束带、下肢束带、手部束带作用为固定外骨骼。髋关节外扩运动轴让使用者可以实现大腿外翻运动，给使用者提供更多运动自由度。髋关节水平缩放机构、髋关节水平缩放支架可以让不同人体尺寸的人穿戴使用。髋关节水平缩放机构内含水平缩放锁止机构，当髋关节水平缩放支架缩放到合适尺寸时，可以锁定支架。本技术实施例提供的外骨骼机器人的手臂组件，腰部腿部模块可实现与防护服快速电性组装连接以及快速拆卸分离，方便了外骨骼的使用。且本技术的外骨骼采用主动式微电机辅助液压杆驱动，助力效果显著，同时不影响人体正常行走，随动效果好，同时采集机械限位保护，安全可靠；且通过头盔摄像头和摄像头进行环境信息的收集，无需人工拍摄，节省工作量，应用范围宽，功能全面。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1为本技术实施例提供的一种外骨骼助力机器人的结构示意图；图2为本技术实施例提供的下肢组件的结构示意图；图3为本技术实施例提供的上肢组件的结构示意图；图4为本技术实施例提供的上肢组件的背部结构示意图。附图标记：1肩部微电机、2肘部微电机、3腕部微电机、4髋关节微电机、5膝关节微电机、6脚踝微电机、7摄像头、8腿部液压杆、9脚部液压杆、10下肢外骨骼支架、11腰部可调束带、12髋关节外扩运动轴、13模块化防护胸甲、14下肢束带、15手部束带、16上下肢运动连接机构、17头盔、18头盔摄像头、19氧气管、20手部液压杆、21生命维持背包、22手部外骨骼支架、23髋关节水平缩放机构、24髋关节水平缩放支架、25上肢束带。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。请参见图1-图4，本技术实施例提供了一种外骨骼助力机器人，包括肩部微电机1、肘部微电机2、腕部微电机3、髋关节微电机4、膝关节微电机5、脚踝微电机6、摄像头7、腿部液压杆8、脚部液压杆9、下肢外骨骼支架10、腰部可调束带11、髋关节外扩运动轴12、模块化防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼助力机器人，其特征在于，包括肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机、髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机、摄像头、腿部液压杆、脚部液压杆、下肢外骨骼支架、腰部可调束带、髋关节外扩运动轴、模块化防护胸甲、手部束带、上下肢运动连接机构、头盔、头盔摄像头、氧气管、手部液压杆、生命维持背包、手部外骨骼支架、上肢束带；/n头盔摄像头设置在所述头盔的侧壁上；所述头盔通过所述氧气管连通所述生命维持背包；所述上肢束带设置在所述头盔底部，所述上肢束带的外形与人体上肢适配，在所述上述束带的外侧固定连接所述模块化防护胸甲；/n机器人包括两个手臂组件，每一个手臂组件包括两个手部液压杆、两个手部外骨骼支架；一个所述手部液压杆的一端连接所述上肢束带的肩部，另一端连接所述肩部微电机；所述微电机驱动连接一个所述手部外骨骼支架的一端，手部外骨骼支架的另一端连接肘部微电机；所述肘部微电机驱动连接另一个所述手部外骨骼支架的一端，其另一端连接所述腕部微电机；在所述手部外骨骼支架的侧壁上设置有至少两个手部束带；/n所述上下肢运动连接机构的顶部连接所述上肢束带；其底部连接所述腰部可调束带；在所述腰部可调束带上设置有两个下肢组件；两个所述下肢组件的设置位置与人体下肢位置相对应，同时与人体肩部位置相对应；/n所述下肢组件包括髋关节外扩运动轴、髋关节微电机、腿部液压杆、膝关节微电机、两个下肢外骨骼支架、脚部液压杆、脚踝微电机、摄像头；所述髋关节外扩运动轴固定在所述腰部可调束带上，所述髋关节外扩运动轴连接所述髋关节微电机；所述髋关节微电机驱动连接一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述膝关节微电机；所述腿部液压杆设置在所述髋关节微电机与膝关节微电机之间；所述膝关节微电机驱动连接另一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述脚踝微电机；所述脚部液压杆的一端固定连接在所述下肢外骨骼支架的侧壁上，另一端固定连接在所述脚踝微电机的侧壁上；所述摄像头设置在所述脚踝微电机的侧壁上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼助力机器人，其特征在于，包括肩部微电机、肘部微电机、腕部微电机、髋关节微电机、膝关节微电机、脚踝微电机、摄像头、腿部液压杆、脚部液压杆、下肢外骨骼支架、腰部可调束带、髋关节外扩运动轴、模块化防护胸甲、手部束带、上下肢运动连接机构、头盔、头盔摄像头、氧气管、手部液压杆、生命维持背包、手部外骨骼支架、上肢束带；
头盔摄像头设置在所述头盔的侧壁上；所述头盔通过所述氧气管连通所述生命维持背包；所述上肢束带设置在所述头盔底部，所述上肢束带的外形与人体上肢适配，在所述上述束带的外侧固定连接所述模块化防护胸甲；
机器人包括两个手臂组件，每一个手臂组件包括两个手部液压杆、两个手部外骨骼支架；一个所述手部液压杆的一端连接所述上肢束带的肩部，另一端连接所述肩部微电机；所述微电机驱动连接一个所述手部外骨骼支架的一端，手部外骨骼支架的另一端连接肘部微电机；所述肘部微电机驱动连接另一个所述手部外骨骼支架的一端，其另一端连接所述腕部微电机；在所述手部外骨骼支架的侧壁上设置有至少两个手部束带；
所述上下肢运动连接机构的顶部连接所述上肢束带；其底部连接所述腰部可调束带；在所述腰部可调束带上设置有两个下肢组件；两个所述下肢组件的设置位置与人体下肢位置相对应，同时与人体肩部位置相对应；
所述下肢组件包括髋关节外扩运动轴、髋关节微电机、腿部液压杆、膝关节微电机、两个下肢外骨骼支架、脚部液压杆、脚踝微电机、摄像头；所述髋关节外扩运动轴固定在所述腰部可调束带上，所述髋关节外扩运动轴连接所述髋关节微电机；所述髋关节微电机驱动连接一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述膝关节微电机；所述腿部液压杆设置在所述髋关节微电机与膝关节微电机之间；所述膝关节微电机驱动连接另一根所述下肢外骨骼支架的一端，其另一端连接所述脚踝微电机；所述脚部液压杆的一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李嵇扬，高懿文，
申请(专利权)人：苏州工艺美术职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32