智能起重式外骨骼机器人制造技术

一种智能起重式外骨骼机器人，设有左动力外骨骼和右动力外骨骼，左、右动力外骨骼上端均设有起重机，左、右起重机的上端均设有升降钩，左、右升降钩分别挂接左大腿环形带和右大腿环形带，左、右大腿环形带分别穿套在人体左大腿的上端和人体右大腿的上端，左、右起重机跟随人的意识分别起重人体左、右端的重心，使人体在减轻1/2体重的状态下进行各种运动，智能起重式外骨骼机器人的4个关节的自由度跟随人体的左、右膝关节和左、右髋关节同步自如地活动，不存在人体骨骼与外骨骼之间协调问题，不影响人体的自我平衡控制，智能起重式外骨骼机器人不仅省去了4个关节电机，而且简化了结构，提高了性能，还具有无动力和有动力的多功能模式。

【技术实现步骤摘要】
智能起重式外骨骼机器人
本专利技术涉及一种外骨骼机器人，尤其是一种智能起重式外骨骼机器人。
技术介绍
目前市场上有两种外骨骼机器人，一种是能减轻人体负担、结构简单的无动力人体外骨骼机器人。当旅行者外出登山时，一般都要背负很重的背包行走，无动力人体外骨骼机器人的下肢能有效支撑旅行者的负担，使旅行者负重登山时感到轻松、省力。无动力人体外骨骼机器人的优点在于：它的上关节和下关节的自由度能够跟随人体的髋关节和膝关节自如同步地活动，不存在人体与外骨骼之间协调干涉问题。但是，无动力人体外骨骼机器人的缺点在于：它不能减轻人体自身的重负，人体空载行走时，穿戴无动力人体外骨骼机器人就失去减负助行的作用，反而成为额外负担。另一种外骨骼机器人是能提高人体的运动能力和负重能力的有动力的下肢助力外骨骼机器人，下肢助力外骨骼机器人是一种新型的可穿戴式智能设备，它将机械系统的“体力”和人类的“智力”集成到一个系统中，机械系统成为人身体的一部分，这样穿戴者就能够完成仅凭人体自身条件无法完成的任务，提高人体的运动能力和负重能力。现有的下肢助力外骨骼机器人的机械系统一般是由左、右髋关节电机和左、右膝关节电机组成，4个关节电机分别驱动左、右下肢的上关节和下关节，使左、右下肢产生克服人体重量的动力。但是，有动力人体外骨骼机器人的缺点在于：4个关节电机组成的机械系统存在结构复杂、成本高、控制性能差的问题；4个关节电机在跟随人的意识分别驱动左、右下肢的控制过程中，不能根据环境交互等实时情况进行行走状态的及时调整与切换，存在人体与外骨骼之间的协调和干涉问题，这样人体与机器人穿戴行走时，若没有及时转移重心，就会很容易摔倒。因此，现有有动力的下肢助力外骨骼机器人的技术还有待进一步完善和提高。
技术实现思路
为了解决现有的无动力和有动力下肢助力外骨骼机器人存在的各种技术问题，本专利技术公开一种智能起重式外骨骼机器人，智能起重式外骨骼机器人不仅具有无动力和有动力的助力功能，而且产品的结构简单、成本低、控制性能好。所述智能起重式外骨骼机器人的技术方案包括：左动力外骨骼和右动力外骨骼、条形机盒、智能控制器、锂电池组、左、右起重机、左、右永磁直流电机、左、右压力传感器、腰带支架、皮腰带、左、右大腿环形带、左、右升降钩、左、右大腿绑带、左、右小腿绑带、左、右大腿支架、左、右小腿支架、左、右脚底板，其特征在于：所述智能起重式外骨骼机器人设有左动力外骨骼和右动力外骨骼，左、右动力外骨骼的后端设有条形机盒，左动力外骨骼上端设有左起重机，左起重机的上端设有左升降钩，左升降钩挂接左大腿环形带；右动力外骨骼上端设有右起重机，右起重机的上端设有右升降钩，右升降钩挂接右大腿环形带，左、右大腿环形带分别是两个相同的环形带，左大腿环形带穿套在人体左大腿的上端，右大腿环形带穿套在人体右大腿的上端，当左、右起重机起重时，左、右升降钩分别吊起左、右大腿环形带的上端，在左、右动力外骨骼的支撑下，左大腿环形带的下端吊起左大腿上端的人体裆部；右大腿环形带的下端吊起右大腿上端的人体裆部，人体裆部位于人体的重心，左、右起重机分别起重人体的重心；在条形机盒的内部设有智能控制器，智能控制器的右侧设有锂电池组，智能控制器内部设有压力信号识别模块、程序控制模块、左电机控制模块和右电机控制模块，条形机盒的左端设有电源开关，条形机盒的下端设有条形盖板，条形机盒的上端中部设有腰带支架，腰带支架为L形，腰带支架前端位于人体腰部的后端，腰带支架上端设有皮腰带，皮腰带前端设有腰带松紧扣，皮腰带将人体的腰部与腰带支架捆绑在一起，人体的左腿位于左动力外骨骼的右侧，人体的右腿位于右动力外骨骼的左侧；所述左动力外骨骼上端设置的左起重机设有减速器盒，减速器盒的后端与条形机盒的左前端连接，减速器盒后上端设有左永磁直流电机，左永磁直流电机的转子轴设有驱动小齿轮，减速器盒前上端设有导向筒，导向筒内圆设有螺丝轴和螺丝柱，螺丝柱外圆与导向筒内圆之间滑动配合，螺丝轴下端固定安装驱动大齿轮，驱动大齿轮与驱动小齿轮啮合，螺丝柱中心设有螺母孔，螺母孔的螺纹与螺丝轴的螺纹啮合，螺丝柱左端设有条形滑板，导向筒左端设有导向槽，条形滑板位于导向槽内，条形滑板左端设有左压力传感器，左压力传感器为条形，左压力传感器后端设有输出线，左压力传感器前端设有左升降钩，螺丝柱、条形滑板、左压力传感器和左升降钩一体化制造成型，左升降钩上承受的压力变化时，使左压力传感器前、后端之间的形变跟随压力的变化而变化，使左压力传感器输出的电压值的大小与左升降钩压力的大小成正比，左压力传感器能够输出从0公斤到最大人体重量范围内的电压值，智能控制器的压力信号识别模块能够保存和识别5种不同电压值的压力信号，分别是1公斤的电压值、大于1公斤的电压值、小于1公斤的电压值、人体重量的电压值和1/2体重的电压值；减速器盒下端设有盖板，盖板中部设有轴套，轴套底部设有钢珠，钢珠支撑螺丝轴的下端；减速器盒的左、右端分别设有左短轴和右短轴，左、右短轴上设有大关节叉架，大关节叉架下端焊接左大腿管，左大腿管内设有左大腿伸缩管，左大腿管下端设有大包箍，大包箍上设有上松紧手柄，根据人体左大腿的长短，左大腿伸缩管在左大腿管内调整合适的长短后，用上松紧手柄固定；左大腿伸缩管下端设有左大腿绑带，左大腿绑带将人体的左大腿下部与左大腿伸缩管捆绑在一起；左大腿伸缩管下端设有关节轴，关节轴上设有小关节叉架，小关节叉架下端焊接左小腿管，左小腿管内设有左小腿伸缩管，左小腿管下端设有小包箍，小包箍上设有下松紧手柄，根据人体左小腿的长短，左小腿伸缩管在左小腿管内调整合适的长短后，用下松紧手柄固定；左小腿伸缩管下端设有左小腿绑带，左小腿绑带将捆绑人体的左小腿下部与左小腿伸缩管捆绑在一起；左小腿伸缩管前下端设有左脚底板，左脚底板为三角形；所述右动力外骨骼的构造与左动力外骨骼相同，左、右动力外骨骼对称设于条形机盒的左、右端；智能控制器的电源端经过电源开关串联连接锂电池组的正负极，左、右压力传感器的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输入端，左、右永磁直流电机的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输出端；当人体穿戴智能起重式外骨骼机器人后，双脚站立，打开电源开关，智能控制器首先进入初始化的启动程序，智能控制器输出驱动左、右永磁直流电机的正电压，使左、右永磁直流电机正转，螺丝轴驱动螺丝柱，螺丝柱传动左、右升降钩，使左、右升降钩上升，左、右大腿环形带同时起重人体的重心，当左、右压力传感器的压力均上升到1公斤时，智能控制器使左、右永磁直流电机停机，左、右大腿环形带处于轻度的张紧状态，人体处于平衡的双脚站立状态；此时抬起左脚或者右脚使左动力外骨骼的支撑力或者右动力外骨骼的支撑力发生增大或者减小的变化，左压力传感器或者右压力传感器测出大于1公斤的压力信号发给智能控制器，智能控制器使左永磁直流电机或者右永磁直流电机正转，使左升降钩或者右升降钩上升，当智能起重式外骨骼机器人将人体左大腿或者右大腿起重到使人感到有点不稳时，使人不由自主落下左脚或者右脚，用双脚保持人体平衡，此时左压力传感器和右压力传感器测出的压力值都大于1公斤，左、右压力传感器测出最大的压力值是人体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能起重式外骨骼机器人，包括左动力外骨骼和右动力外骨骼、条形机盒、智能控制器、锂电池组、左、右起重机、左、右永磁直流电机、左、右压力传感器、腰带支架、皮腰带、左、右大腿环形带、左、右升降钩、左、右大腿绑带、左、右小腿绑带、左、右大腿支架、左、右小腿支架、左、右脚底板，其特征在于：所述智能起重式外骨骼机器人设有左动力外骨骼（1）和右动力外骨骼（2），左、右动力外骨骼的后端设有条形机盒（3），左动力外骨骼上端设有左起重机（4），左起重机的上端设有左升降钩（5），左升降钩挂接左大腿环形带（6）；右动力外骨骼上端设有右起重机，右起重机的上端设有右升降钩，右升降钩挂接右大腿环形带，左、右大腿环形带分别是两个相同的环形带，左大腿环形带穿套在人体左大腿的上端，右大腿环形带穿套在人体右大腿的上端，当左、右起重机起重时，左、右升降钩分别吊起左、右大腿环形带的上端，在左、右动力外骨骼的支撑下，左大腿环形带的下端吊起左大腿上端的人体裆部；右大腿环形带的下端吊起右大腿上端的人体裆部，人体裆部位于人体的重心，左、右起重机分别起重人体的重心；在条形机盒的内部设有智能控制器（7），智能控制器的右侧设有锂电池组，智能控制器内部设有压力信号识别模块、程序控制模块、左电机控制模块和右电机控制模块，条形机盒的左端设有电源开关（8），条形机盒的下端设有条形盖板（9），条形机盒的上端中部设有腰带支架（10），腰带支架为L形，腰带支架前端位于人体腰部的后端，腰带支架上端设有皮腰带（11），皮腰带前端设有腰带松紧扣（12），皮腰带将人体的腰部与腰带支架捆绑在一起，人体的左腿（13）位于左动力外骨骼的右侧，人体的右腿（14）位于右动力外骨骼的左侧；所述左动力外骨骼上端设置的左起重机设有减速器盒（15），减速器盒的后端与条形机盒的左前端连接，减速器盒后上端设有左永磁直流电机（16），左永磁直流电机的转子轴设有驱动小齿轮（17），减速器盒前上端设有导向筒（18），导向筒内圆设有螺丝轴（19）和螺丝柱（20），螺丝柱外圆与导向筒内圆之间滑动配合，螺丝轴下端固定安装驱动大齿轮（21），驱动大齿轮与驱动小齿轮啮合，螺丝柱中心设有螺母孔，螺母孔的螺纹与螺丝轴的螺纹啮合，螺丝柱左端设有条形滑板（22），导向筒左端设有导向槽（23），条形滑板位于导向槽内，条形滑板左端设有左压力传感器（24），左压力传感器为条形，左压力传感器后端设有输出线（25），左压力传感器前端设有左升降钩，螺丝柱、条形滑板、左压力传感器和左升降钩一体化制造成型，左升降钩上承受的压力变化时，使左压力传感器前、后端之间的形变跟随压力的变化而变化，使左压力传感器输出的电压值的大小与左升降钩压力的大小成正比，左压力传感器能够输出从0公斤到最大人体重量范围内的电压值，智能控制器的压力信号识别模块能够保存和识别5种不同电压值的压力信号，分别是1公斤的电压值、大于1公斤的电压值、小于1公斤的电压值、人体重量的电压值和1/2体重的电压值；减速器盒下端设有盖板（26），盖板中部设有轴套（27），轴套底部设有钢珠（28），钢珠支撑螺丝轴的下端；减速器盒的左、右端分别设有左短轴（29）和右短轴，左、右短轴上设有大关节叉架（30），大关节叉架下端焊接左大腿管（31），左大腿管内设有左大腿伸缩管（32），左大腿管下端设有大包箍（33），大包箍上设有上松紧手柄（34），根据人体左大腿的长短，左大腿伸缩管在左大腿管内调整合适的长短后用上松紧手柄固定；左大腿伸缩管下端设有左大腿绑带（35），左大腿绑带将人体的左大腿下部与左大腿伸缩管捆绑在一起；左大腿伸缩管下端设有关节轴（36），关节轴上设有小关节叉架（37），小关节叉架下端焊接左小腿管（38），左小腿管内设有左小腿伸缩管（39），左小腿管下端设有小包箍（40），小包箍上设有下松紧手柄（41），根据人体左小腿的长短，左小腿伸缩管在左小腿管内调整合适的长短后用下松紧手柄固定；左小腿伸缩管下端设有左小腿绑带（42），左小腿绑带将人体的左小腿下部与左小腿伸缩管捆绑在一起；左小腿伸缩管前下端设有左脚底板（43），左脚底板为三角形；所述右动力外骨骼的构造与左动力外骨骼相同，左、右动力外骨骼对称设于条形机盒的左、右端；智能控制器的电源端经过电源开关串联连接锂电池组的正负极，左、右压力传感器的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输入端，左、右永磁直流电机的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输出端；当人体穿戴智能起重式外骨骼机器人后，双脚站立，打开电源开关，智能控制器首先进入初始化的启动程序，智能控制器输出驱动左、右永磁直流电机的正电压，使左、右永磁直流电机正转，螺丝轴驱动螺丝柱，螺丝柱传动左、右升降钩，使左、右升降钩上升，左、右大腿环形带同时起重人体的重心，当左、右压力传感器的压力均上升到1公斤时...

【技术特征摘要】
1.一种智能起重式外骨骼机器人，包括左动力外骨骼和右动力外骨骼、条形机盒、智能控制器、锂电池组、左、右起重机、左、右永磁直流电机、左、右压力传感器、腰带支架、皮腰带、左、右大腿环形带、左、右升降钩、左、右大腿绑带、左、右小腿绑带、左、右大腿支架、左、右小腿支架、左、右脚底板，其特征在于：所述智能起重式外骨骼机器人设有左动力外骨骼（1）和右动力外骨骼（2），左、右动力外骨骼的后端设有条形机盒（3），左动力外骨骼上端设有左起重机（4），左起重机的上端设有左升降钩（5），左升降钩挂接左大腿环形带（6）；右动力外骨骼上端设有右起重机，右起重机的上端设有右升降钩，右升降钩挂接右大腿环形带，左、右大腿环形带分别是两个相同的环形带，左大腿环形带穿套在人体左大腿的上端，右大腿环形带穿套在人体右大腿的上端，当左、右起重机起重时，左、右升降钩分别吊起左、右大腿环形带的上端，在左、右动力外骨骼的支撑下，左大腿环形带的下端吊起左大腿上端的人体裆部；右大腿环形带的下端吊起右大腿上端的人体裆部，人体裆部位于人体的重心，左、右起重机分别起重人体的重心；在条形机盒的内部设有智能控制器（7），智能控制器的右侧设有锂电池组，智能控制器内部设有压力信号识别模块、程序控制模块、左电机控制模块和右电机控制模块，条形机盒的左端设有电源开关（8），条形机盒的下端设有条形盖板（9），条形机盒的上端中部设有腰带支架（10），腰带支架为L形，腰带支架前端位于人体腰部的后端，腰带支架上端设有皮腰带（11），皮腰带前端设有腰带松紧扣（12），皮腰带将人体的腰部与腰带支架捆绑在一起，人体的左腿（13）位于左动力外骨骼的右侧，人体的右腿（14）位于右动力外骨骼的左侧；所述左动力外骨骼上端设置的左起重机设有减速器盒（15），减速器盒的后端与条形机盒的左前端连接，减速器盒后上端设有左永磁直流电机（16），左永磁直流电机的转子轴设有驱动小齿轮（17），减速器盒前上端设有导向筒（18），导向筒内圆设有螺丝轴（19）和螺丝柱（20），螺丝柱外圆与导向筒内圆之间滑动配合，螺丝轴下端固定安装驱动大齿轮（21），驱动大齿轮与驱动小齿轮啮合，螺丝柱中心设有螺母孔，螺母孔的螺纹与螺丝轴的螺纹啮合，螺丝柱左端设有条形滑板（22），导向筒左端设有导向槽（23），条形滑板位于导向槽内，条形滑板左端设有左压力传感器（24），左压力传感器为条形，左压力传感器后端设有输出线（25），左压力传感器前端设有左升降钩，螺丝柱、条形滑板、左压力传感器和左升降钩一体化制造成型，左升降钩上承受的压力变化时，使左压力传感器前、后端之间的形变跟随压力的变化而变化，使左压力传感器输出的电压值的大小与左升降钩压力的大小成正比，左压力传感器能够输出从0公斤到最大人体重量范围内的电压值，智能控制器的压力信号识别模块能够保存和识别5种不同电压值的压力信号，分别是1公斤的电压值、大于1公斤的电压值、小于1公斤的电压值、人体重量的电压值和1/2体重的电压值；减速器盒下端设有盖板（26），盖板中部设有轴套（27），轴套底部设有钢珠（28），钢珠支撑螺丝轴的下端；减速器盒的左、右端分别设有左短轴（29）和右短轴，左、右短轴上设有大关节叉架（30），大关节叉架下端焊接左大腿管（31），左大腿管内设有左大腿伸缩管（32），左大腿管下端设有大包箍（33），大包箍上设有上松紧手柄（34），根据人体左大腿的长短，左大腿伸缩管在左大腿管内调整合适的长短后用上松紧手柄固定；左大腿伸缩管下端设有左大腿绑带（35），左大腿绑带将人体的左大腿下部与左大腿伸缩管捆绑在一起；左大腿伸缩管下端设有关节轴（36），关节轴上设有小关节叉架（37），小关节叉架下端焊接左小腿管（38），左小腿管内设有左小腿伸缩管（39），左小腿管下端设有小包箍（40），小包箍上设有下松紧手柄（41），根据人体左小腿的长短，左小腿伸缩管在左小腿管内调整合适的长短后用下松紧手柄固定；左小腿伸缩管下端设有左小腿绑带（42），左小腿绑带将人体的左小腿下部与左小腿伸缩管捆绑在一起；左小腿伸缩管前下端设有左脚底板（43），左脚底板为三角形；所述右动力外骨骼的构造与左动力外骨骼相同，左、右动力外骨骼对称设于条形机盒的左、右端；智能控制器的电源端经过电源开关串联连接锂电池组的正负极，左、右压力传感器的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输入端，左、右永磁直流电机的输出线分别连接智能控制器的2个与之相关的输出端；当人体穿戴智能起重式外骨骼机器人后，双脚站立，打开电源开关，智能控制器首先进入初始化...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱幕松，
申请(专利权)人：朱幕松，
类型：发明
国别省市：安徽;34