本实用新型专利技术公开了一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，包括背部支座，其两侧连接有肩部组件，依次连接有上臂、肘部组件、前臂、手腕组件和夹持工具，上臂和前臂上设有捆绑组件，夹持工具包括2个抓手，2个抓手分别固定在2个传动齿轮片上，2个传动齿轮片的齿轮齿合连接，其中一个传动齿轮片与夹持工具第二驱动电机的输出轴转动连接，夹持工具第二驱动电机固定在2个连接片上，2个抓手两侧均设有连杆，连杆一端与抓手转动连接，另一端与连接片转动连接；连接片的一端通过夹持工具第一驱动电机与手腕组件可拆卸连接。本实用新型专利技术在夹持工具与手腕组件之间设置可拆卸装置，实现多种夹持工具的更换；具有普适性、安全性、灵巧性的特点。性的特点。性的特点。
【技术实现步骤摘要】
一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人
[0001]本技术属于工业服务机器人领域，具体涉及一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人。
技术介绍
[0002]我国是农业和制造业生产大国，尽管自动化设备已经广泛应用于农业和制造业，但在一些特定的工作场合，如棉花采摘、汽车装配、工业点焊等领域，人工作业依然普遍存在。在人工作业过程中，由于作业工人长时间从事高强度、重复性工作，作业工人很容易出现肢体疲劳、体能下降等情况，对其工作效率产生影响；同样在日益发展壮大的物流行业，也存在着重物反复抬起、卸下以及多点间搬运等人工作业情况，不仅容易疲劳，长期如此还会引发肩周炎、腰椎间盘突出等不同程度的职业性肌肉骨骼疾病，给作业工人带来了许多健康安全隐患，影响到其未来的家庭生活。使用上肢增力外骨骼，既可以提高工人的工作效率，也可以保护工人健康。同时，我国逐步进入老龄化社会，上肢增力外骨骼可以极大地提高老年人的活动能力。
[0003]然而，现存的可穿戴外骨骼机器人大多数以下肢助力外骨骼与康复型上肢外骨骼为主，可穿戴的上肢增力外骨骼研究较少。同时，在为数不多的可穿戴上肢增力外骨骼机器人中，存在机械机构复杂笨重、传动系统不可靠、约束人体上肢自由度、无法适应高于头颈的工况、安全性不佳等问题。
技术实现思路
[0004]本技术的目的在于提供一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，以解决现有上肢增力外骨骼机器人机械结构复杂笨重、传动不可靠、约束人体上肢自由度、安全性不佳等问题。
[0005]实现本技术目的的技术方案为：一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，包含背部支座，背部支座两侧连接有肩部组件，肩部组件依次连接有上臂、肘部组件、前臂、手腕组件和夹持工具，上臂和前臂上设有捆绑组件，其特征在于，所述夹持工具包括2个抓手，所述2个抓手分别固定在2个传动齿轮片上，2个传动齿轮片的齿轮齿合连接，其中一个传动齿轮片与夹持工具第二驱动电机的输出轴转动连接，所述夹持工具第二驱动电机固定在2个连接片上，所述2个抓手两侧均设有连杆，连杆一端与抓手转动连接，另一端与连接片转动连接；所述连接片远离夹持工具第二驱动电机的一端固定连接有夹持工具第一驱动电机，夹持工具第一驱动电机与手腕组件可拆卸连接。
[0006]进一步的，所述肩部组件包括2个肩胛铰板，2个肩胛铰板的外侧均固定安装有第一驱动电机，第一驱动电机的输出轴转动连接有上部肩关节，所述上部肩关节与第一驱动电机连接的一端位于2个肩胛铰板之间，另一端固定连接有肩部第二驱动电机，所述肩部第二驱动电机的输出轴通过连接栓连接有下部肩关节。
[0007]进一步的，所述上臂包括上臂大齿轮、上臂小齿轮、上臂端盖、上臂壳体、上臂第一
驱动电机；所述上臂壳体两端有关节孔，所述上臂大齿轮位于上臂壳体一端的关节孔内，并与肩部组件中的下部肩关节固定连接，所述上臂端盖固定盖合在上臂壳体有上臂大齿轮的关节孔上，所述上臂小齿轮安装于上臂壳体内，并于上臂大齿轮齿合连接，上臂第一驱动电机安装于上臂壳体外侧，其输出轴与上臂小齿轮轴连接。
[0008]进一步的，所述肘部组件包括肘部大齿轮、肘部小齿轮、肘部端盖和肘部第一驱动电机，所述肘部大齿轮与前臂的一端固定连接，并位于上臂壳体另一端的关节孔内，所述肘部端盖固定盖合在上臂壳体有肘部大齿轮的关节孔上，所述肘部小齿轮安装于上臂壳体内，并与肘部大齿轮齿合连接，所述肘部第一驱动电机安装于上臂壳体外侧，其输出轴与肘部小齿轮轴连接。
[0009]进一步的，所述上臂大齿轮与下部肩关节、肘部大齿轮与前臂均通过螺栓与圆螺母固定连接。
[0010]进一步的，所述上臂壳体两端的关节孔上设有限位机械凸缘。
[0011]进一步的，所述前臂包含前臂主体件和握把；所述前臂主体件与上臂壳体转动连接，所述握把与前臂主体件固定。
[0012]进一步的，所述前臂主体件上设有多个调节孔，所述握把通过螺栓、螺母与前臂主体件调节孔固定连接。
[0013]进一步的，所述手腕组件包含手腕电机固定盘、手腕第一驱动电机和手腕摆动中介；所述手腕第一驱动电机固定于前臂主体件远离上臂大齿轮的一端，所述手腕第一驱动电机固定于手腕电机固定盘上，手腕第一驱动电机的输出轴穿过手腕电机固定盘及前臂主体件上的通孔，与手腕摆动中介转动连接，所述手腕摆动中介与夹持工具第一驱动电机固定连接。
[0014]进一步的，所述捆绑组件为捆绑带，与上臂壳体和前臂主体件转动连接。
[0015]本技术与现有技术相比，其显著效果为：
[0016](1)在上臂壳体中设置了凸缘机械约束，使上臂壳体与下部肩关节配合是，其屈/伸角度略小于人体上臂屈/伸角度，起到机械保护作用，符合人体在工作时的极限姿态，大幅提高了上肢增力外骨骼机器人的安全性；
[0017](2)本技术直接将电机布置在上肢增力外骨骼各个关节的位置，避免了复杂的机械传动系统的同时，保证了各个关节的高度灵活性；
[0018](3)本技术在手腕组件的屈/伸运动中，手腕第一驱动电机直接驱动手腕摆动中介，进而带动夹持工具进行屈/伸运动，填补了现有上肢增力外骨骼机器人手腕发力的不足；
[0019](4)本技术在更换夹持工具时，仅需要将夹持工具连同手腕摆动中介从手腕第一驱动电机的机轴拆除即可，可根据不同的工况，进行多种夹持工具的更换；
[0020](5)本技术在肩部组件内收/外展的运动中，在肩部第一驱动电机的直接驱动下，上部肩关节可进行0
°
～180
°
的运动，契合人体肩关节内收/外展的运动状态；配合其他上肢增力外骨骼关节的运动，共同作用下可以满足高于头颈的工作要求；
[0021](6)本技术在前臂主体件设置有多个调节孔，穿戴者可根据自身身体情况，将握把调节至合适的位置；
[0022](7)本技术的上肢外骨骼的各个电机间相互共同作用，在进行某一方向的移
位时，往往不只有一个电机起到驱动作用，提高了增力的可靠性。
附图说明
[0023]图1为本技术的外骨骼机器人的总体结构示意图。
[0024]图2为本技术肩部组件结构示意图。
[0025]图3为本技术上臂结构示意图。
[0026]图4为本技术肘部组件结构示意图。
[0027]图5为本技术手腕组件结构示意图。
[0028]图6为本技术夹持工具结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0030]结合图1，本技术的一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，包含背部组件、肩部组件、上臂、肘部组件本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，包括背部支座(1)，背部支座(1)两侧连接有肩部组件，肩部组件依次连接有上臂、肘部组件、前臂、手腕组件和夹持工具，上臂和前臂上设有捆绑组件，其特征在于，所述夹持工具包括2个抓手(22)，所述2个抓手(22)分别固定在2个传动齿轮片(21)上，2个传动齿轮片(21)的齿轮齿合连接，其中一个传动齿轮片(21)与夹持工具第二驱动电机(24)的输出轴转动连接，所述夹持工具第二驱动电机(24)固定在2个连接片(20)上，所述2个抓手(22)两侧均设有连杆(23)，连杆(23)一端与抓手(22)转动连接，另一端与连接片(20)转动连接；所述连接片(20)远离夹持工具第二驱动电机(24)的一端固定连接有夹持工具第一驱动电机(25)，夹持工具第一驱动电机(25)与手腕组件可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，其特征在于，所述肩部组件包括2个肩胛铰板(2)，2个肩胛铰板(2)的外侧均固定安装有第一驱动电机(3)，第一驱动电机(3)的输出轴转动连接有上部肩关节(4)，所述上部肩关节(4)与第一驱动电机(3)连接的一端位于2个肩胛铰板(2)之间，另一端固定连接有肩部第二驱动电机(16)，所述肩部第二驱动电机(16)的输出轴通过连接栓(5)连接有下部肩关节(6)。3.根据权利要求2所述的可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，其特征在于，所述上臂包括上臂大齿轮(17)、上臂小齿轮(18)、上臂端盖(7)、上臂壳体(8)、上臂第一驱动电机(9)；所述上臂壳体(8)两端有关节孔，所述上臂大齿轮(17)位于上臂壳体(8)一端的关节孔内，并与肩部组件中的下部肩关节(6)固定连接，所述上臂端盖(7)固定盖合在上臂壳体(8)有上臂大齿轮(17)的关节孔上，所述上臂小齿轮(18)安装于上臂壳体(8)内，并于上臂大齿轮(17)齿合连接，上臂第一驱动电机(9)安装于上臂壳体(8)外侧，其输出轴与上臂小齿轮(18)轴连接。4.根据权利要求3所述的可更换夹持工具的上肢增力灵巧型外骨骼机器人，其特征在于，所述肘部组件包括肘...
【专利技术属性】
技术研发人员：施袁双楠，赵亦壮，王浩平，田杨，张奕卓，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：新型
国别省市：
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