一种物资搬运外骨骼助力机器人制造技术

本发明专利技术提供一种物资搬运外骨骼助力机器人，从上到下包括背架机构、第一储能机构、腰部机构、第二储能机构和腿部机构；所述背架机构前端连接手部机构，后端连接所述第一储能机构，所述第一储能机构下端连接所述腰部机构；所述腰部机构通过所述第二储能机构连接所述腿部机构；穿戴者在弯腰俯身物资搬运过程中，所述第一储能机构随弯腰而变形储能，同时，所述手部机构拉动所述背架机构，所述背架机构牵动所述腰部机构，进而所述腰部机构将拉力传导到所述第二储能机构；随着穿戴者起身，第一和第二储能机构释放弹性势能，给穿戴者腰部和手臂提供助力；穿戴者在物资转运过程中，重量通过手部机构传递到穿戴者身上各处，减轻手臂的负担。负担。负担。

【技术实现步骤摘要】
一种物资搬运外骨骼助力机器人


[0001]本专利技术属于可穿戴设备
，具体涉及一种物资搬运外骨骼助力机器人。

技术介绍

[0002]在复杂地理环境和恶劣工况下，大批量重型物资的搬运一般依靠人来完成，随之带来人体体能消耗快速增加，但由于人体体能有限，这种低效率的搬运方式极大地拖延了任务完成时间。物资搬运外骨骼的应用可以极大地缓解人体作业的高强度和高消耗，在不限制运动灵活度的前提下，可减缓人体疲劳度，降低其骨骼肌肉受伤几率，提高工作效率。
[0003]专利文献CN111571568A公开了一种外骨骼装置，该外骨骼装置包括：储能机构、背部支撑机构、肩部支撑机构及手部助力机构。所述储能机构可受压而储存弹性能量；所述背部支撑机构活动设置于所述储能机构上并可驱使所述储能机构进行储能；所述肩部支撑机构与所述背部支撑机构连接；所述手部助力机构与所述肩部支撑机构连接。当搬运重物时，穿戴者身体向前弯曲，此时背部支撑机构挤压储能机构，储能机构受压而储存弹性能量；当穿戴者搬抬起重物而恢复直立身姿的过程中，储能机构释放弹性能量，可给予穿戴者肩部有效支撑，从而减轻穿戴者腰关节和髋关节处的负载和受力。
[0004]该专利的不足之处在于，穿戴者身体向前弯曲时，背部支撑机构通过向下挤压储能机构，使储能机构受压而储存弹性能量，这需要背部支撑机构与腿部储能机构刚性连接，一方面由于距离太远，向下挤压力有限，储能不足，助力效果也不理想；另一方面，左右刚性支撑机构在穿戴者身侧，夹住穿戴者身体，对穿戴者带来不适，行动受到影响。
专利
技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种物资搬运外骨骼助力机器人，可实现在物资搬运过程中对人体的上肢和下肢提供助力，并进行长时间的辅助作业，可降低人体搬运时的体能消耗，保护骨骼肌肉免受损伤，人机工效好，适应性强，可满足物资的搬运转移时人体体能增强的需求。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术技术方案如下：一种物资搬运外骨骼助力机器人，从上到下包括背架机构、第一储能机构、腰部机构、第二储能机构和腿部机构；所述背架机构前端连接手部机构，后端连接所述第一储能机构，所述第一储能机构下端连接所述腰部机构；所述腰部机构通过所述第二储能机构连接所述腿部机构；穿戴者在弯腰俯身物资搬运过程中，所述第一储能机构随弯腰而变形储能，同时，所述手部机构拉动所述背架机构，所述背架机构牵动所述腰部机构，进而所述腰部机构将拉力传导到所述第二储能机构；随着穿戴者起身，第一和第二储能机构释放弹性势能，给穿戴者腰部和手臂提供助力；穿戴者在物资转运过程中，重量通过手部机构传递到穿戴者身上各处，减轻手臂的负担。
[0007]在一实施例中，所述背架机构包括左右设置的肩托和Y型背架，左右设置的肩托可拆卸地安装固定于Y型背架上端。
[0008]在一实施例中，所述左右设置的肩托前端通过连接件连接手部机构。
[0009]在一实施例中，所述连接件的另一端可伸缩的固定于所述Y型背架的中心部。
[0010]在一实施例中，所述第一储能机构包括弹簧钢板，所述弹簧钢板可与腰部同弯曲，用于人体俯身搬起重物时对腰部的助力。
[0011]在一实施例中，所述腰部机构包括腰板，和与所述腰板转动连接的左右对称设置的腰环。
[0012]在一实施例中，所述第二储能机构包括腰环连接件、外摆件和储能部，所述腰环连接件可滑动连接于所述腰部机构，所述外摆件上端转动连接所述腰环连接件，下端转动连接所述储能部，用于提供人体侧向的活动自由度。
[0013]在一实施例中，所述储能部包括拉力转换件和压簧储能件，所述拉力转换件将向上的拉力转化为对所述压簧储能件向下的压力。
[0014]在一实施例中，所述拉力转换件包括固定连接在一起的拉杆和凸轮，所述凸轮围绕转轴转动，所述拉杆在拉力下向上运动，所述凸轮在所述拉杆带动下转动进而向下压缩所述压簧储能件。
[0015]在一实施例中，所述腿部机构包括肢杆和挡腿板，所述肢杆上端连接所述第二储能机构，下端连接所述挡腿板，所述挡腿板呈半包裹状。
[0016]在一实施例中，所述手部机构包括搬运工装和搬运手套，搬运箱体用搬运工装，搬运柔软不规则的物资用搬运手套。
[0017]在一实施例中，所述搬运工装包括环形部和板状部，搬运人将手掌插入环形部，伸出环形部的手指从背面扣在工装的板状部。
[0018]在一实施例中，所述板状部包括弯铲型和平铲型，搬运含有把手或有卡槽的箱体用弯铲型，搬运无把手或卡槽的箱体用平铲型。
[0019]如上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术设计的被动型绳索牵引式背架机构上设计有绳索牵引机构，可以在物资搬运过程中对物资进行挂接，起到对人体上肢进行助力的作用，同时通过调整肩托离肩高度，有效减轻肩部因受压产生的酸痛感。
[0020]本专利技术通过剖析人体腰部、髋部和下肢运动自由度组成与身高调整范围，采用多自由度异构式腰部机构逼近人体运动的自由度与尺寸调整需求，可实现人机运动随行的灵活性，同时腰部设计了V字型弹簧钢板，在人体进行搬运时对腰部进行助力和防护。
[0021]本专利技术设计的半包裹式腿部机构采用了半包裹式结构，利于结合绑缚带使机械腿与人体腿部更好的贴合，增加穿戴的舒适性，同时设计了身高调整机构，可适应不同人体穿戴。
[0022]本专利技术采用模块化设计，穿脱快捷，隐形布局有多处尺寸适应性调节机构，免工具拆卸与维护，可根据穿戴者的身高定量化调整背架、腿部的长度。
[0023]本专利技术设计了柔性无级调节绑缚系统，肩带设有绑缚调节机构，方便调节人机绑带接触位置，包裹性好，避免长期压迫固定位置导致的肢体酸麻和疲劳感。
[0024]本专利技术可实现免工具快速拆卸，折叠收纳，借用系统自带的绑带捆扎牢固，装入箱体中运输。
[0025]本专利技术无需外部动力，可实现长时间的辅助作业，可降低人体搬运时体能消耗，保
护骨骼肌肉免授损伤，人机功效好，适应性强，具备关节保护功能和模块化挂接接口。
附图说明
[0026]图1为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的整体结构示意图。
[0027]图2为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的背架机构示意图。
[0028]图3为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的背架结构爆炸示意图。
[0029]图4为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的腰部机构示意图。
[0030]图5为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的第二储能机构示意图。
[0031]图6为本专利技术一种物资搬运外骨骼助力机器人的储能部爆炸示意图。
[0032]其中，附图标记汇总如下：1背架机构；2腰部机构；3第二储能机构；4腿部机构；11搬运工装；12钢丝绳；13锁绳器；14肩托；15导向轮转轴；16导向轮；17Y型背架；171Y型背板；172心轴；173滚珠轴承；174卷绳轮；175卷簧；176盒盖；21调整块；22导向轴；23锁止扳手；24弹簧钢板；25腰本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：从上到下包括背架机构、第一储能机构、腰部机构、第二储能机构和腿部机构；所述背架机构前端连接手部机构，后端连接所述第一储能机构，所述第一储能机构下端连接所述腰部机构；所述腰部机构通过所述第二储能机构连接所述腿部机构；穿戴者在弯腰俯身物资搬运过程中，所述第一储能机构随弯腰而变形储能，同时，所述手部机构拉动所述背架机构，所述背架机构牵动所述腰部机构，进而所述腰部机构将拉力传导到所述第二储能机构；随着穿戴者起身，第一和第二储能机构释放弹性势能，给穿戴者腰部和手臂提供助力；穿戴者在物资转运过程中，重量通过手部机构传递到穿戴者身上各处，减轻手臂的负担。2.根据权利要求1所述的一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：所述背架机构包括左右设置的肩托和Y型背架，左右设置的肩托可拆卸地安装固定于Y型背架上端。3.根据权利要求2所述的一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：所述左右设置的肩托前端通过连接件连接手部机构。4.根据权利要求3所述的一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：所述连接件的另一端可伸缩的固定于所述Y型背架的中心部。5.根据权利要求1所述的一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：所述第一储能机构包括弹簧钢板，所述弹簧钢板可与腰部同弯曲，用于人体俯身搬起重物时对腰部的助力。6.根据权利要求1所述的一种物资搬运外骨骼助力机器人，其特征在于：所述腰部机构包括腰板，和与所述腰板转动连接的左右对称设置的腰环。7.根据权利要求1所述的一种物资搬运外骨骼助...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿远，莫新民，纪平鑫，李强，韦祖拔，冯博琳，赵浩，王晶，宋鹏，孙汐畅，朱鑫，
申请(专利权)人：西安卓越智动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：