一种农业外骨骼机器人装置及方法制造方法及图纸

本公开涉及农用外骨骼技术领域，尤其是涉及一种农业外骨骼机器人装置及方法。本公开提供了一种农业外骨骼机器人装置包括躯干外骨骼单元、下肢外骨骼单元以及应力控制处理装置，躯干外骨骼单元和下肢外骨骼单元分别用于穿戴于用户的躯干和下肢上，躯干外骨骼单元通过关节付与下肢外骨骼单元连接，关节付用于在用户下肢的屈曲运动时提供助力；应力控制处理装置用于接收人体运动变化并转化为运动信号发送至控制处理装置；控制处理装置用于调节驱动装置的输出扭矩。本公开通过关节付连接躯干外骨骼单元和下肢外骨骼单元形成运动助力，应力控制处理装置能够识别人体的运动强度实现调节关节付的助力大小，满足用户在农业作业时的外助力需求。的外助力需求。的外助力需求。

【技术实现步骤摘要】
一种农业外骨骼机器人装置及方法


[0001]本公开涉及农用外骨骼
，尤其是涉及一种农业外骨骼机器人装置及方法。

技术介绍

[0002]随着科技的不断进步，外骨骼机器人是最新的国际前沿技术，有助于提升人的劳动承载能力，利于进行各种坡地的地形的适应。在农业采摘作业中也有非同凡响的作用。
[0003]目前中国农业作业人口老年化也十分严重，通过外骨骼技术能够帮助老年农业作业者减轻作业负担、提升作业效率，现急需一种操作简便、结构简单并且成本较低的助农作业外骨骼设备，以实现助力老年人、妇女等力量较弱的农业作业者，提高作业效率、减轻作业负担。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种农业外骨骼机器人装置，包括躯干外骨骼单元、下肢外骨骼单元以及应力控制处理装置，所述躯干外骨骼单元和下肢外骨骼单元分别用于穿戴于用户的躯干和下肢上，所述躯干外骨骼单元通过关节付与所述下肢外骨骼单元连接，其中，
[0005]所述关节付用于在用户下肢的屈曲运动时提供助力，所述关节付包括转动部和驱动装置，所述转动部包括主动齿轮和从动齿轮，所述主动齿轮设置在所述关节付内，所述从动齿轮设置在所述下肢外骨骼单元内，且所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合连接；
[0006]所述驱动装置与所述主动齿轮连接，且驱动所述主动齿轮转动；
[0007]所述应力控制处理装置包括感应装置和控制处理装置，所述感应装置设置在穿戴在对应人体颈部，所述感应装置用于接收人体颈部变化并转化为运动信号发送至所述控制处理装置；所述控制处理装置与所述感应装置连接，且所述控制处理装置用于调节所述驱动装置的输出扭矩。
[0008]可选的，所述关节付还设置有辅助助力件，所述辅助助力件包括第一弹性连接杆和第一压缩弹簧，所述第一弹性连接杆一端设置在所述关节付，另一端设置在所述下肢外骨骼单元内，所述第一压缩弹簧设置在所述关节付内，且所述第一压缩弹簧抵接在所述第一弹性连接杆与所述关节付靠近所述下肢外骨骼单元的内壁之间。
[0009]可选的，所述第一压缩弹簧的形变量为5.2cm，力矩为93kg。
[0010]可选的，所述躯干外骨骼单元结构包括主体和腰护带，所述主体对应人体脊柱的区域，所述腰护带与所述主体连接，且所述腰护带用于将所述主体固定在用户躯干上。
[0011]可选的，所述感应装置包括颈部项圈和力传感器，所述力传感器数量为四个且设置在颈部项圈的内壁上，两个所述力传感器设置在后颈部，另外两个所述力传感器分别设置在人体颈部的两侧，所述力传感器通过电缆与所述控制处理装置连接，所述控制处理装置设置在所述躯干外骨骼单元上。
[0012]可选的，所述下肢外骨骼单元包括大腿外骨骼和小腿外骨骼，所述大腿外骨骼通过膝关节助力件与所述小腿外骨骼连接，所述膝关节助力件包括第二弹性连接杆和第二压缩弹簧，所述第二弹性连接杆一端设置在所述大腿外骨骼内，另一端设置所述小腿外骨骼内，所述第二压缩弹簧设置在所述膝关节助力件内，且所述第二压缩弹簧抵接在所述第二弹性连接杆与所述膝盖外助力件靠近所述下肢外骨骼单元的内壁之间，所述膝关节助力件用于在所述大腿外骨骼和所述小腿外骨骼相对屈曲时提供助力。
[0013]可选的，所述膝关节助力件为旋转电磁铁。
[0014]可选的，所述躯干外骨骼单元设置有存储器，所述存储器与所述感应装置连接，且所述存储器用于存取特定的农业作业时的控制信号以及所述控制信号对应的所述驱动装置的输出扭力。
[0015]可选的，所述躯干外骨骼单元设置有储物篮。
[0016]一种上述的农业外骨骼机器人装置的使用方法，包括以下步骤，
[0017]步骤一：通过用户原地跳跃10次设定所述关节付的外助力值；
[0018]步骤二：在用户采摘的过程中，用户原地跳跃3次，可改变外助力值大小；
[0019]步骤三；在所述步骤一和所述步骤二确定外助力值后，用户通过低头的动作触发后颈部的所述力传感器，所述关节付开启助力。
[0020]与现有技术相比，本公开的有益效果是：本公开通过设置关节付连接躯干外骨骼单元和下肢外骨骼单元形成运动助力，通过应力控制处理装置来识别人体的运动强度转化为运动信号来实现关节付的助力大小，从而满足用户在农业作业时的外助力需求。
附图说明
[0021]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
[0022]为了更清楚地说明本公开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，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本公开的躯干外骨骼单元、应力控制装置以及关节付的结构示意图；
[0024]图2为本公开的下肢外骨骼单元和关节付的结构示意图。
[0025]其中，1
‑
躯干外骨骼单元；11
‑
主体；12
‑
腰护带；2
‑
下肢外骨骼单元；21
‑
大腿外骨骼；22
‑
膝关节助力件23
‑
小腿外骨骼；3
‑
应力控制处理装置；31
‑
感应装置；32
‑
控制处理装置；4
‑
关节付；41
‑
驱动装置；A
‑
主动齿轮；B
‑
从动齿轮；C
‑
第一弹性连接杆；D
‑
第一压缩弹簧；E
‑
颈部项圈；F
‑
力传感器；G
‑
第二弹性连接杆；H
‑
第二压缩弹簧。
具体实施方式
[0026]为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施
例，而不是全部的实施例。
[0028]在农业采摘的过程中，作业者常常需要需要背着果篮进行采摘，随着采摘作业的推进果篮里的物品不断增加，作业者为了能够提高一次采摘的数量都会承载比自身体重还要大的物品。
[0029]基于此，本公开实施例提供一种农业外骨骼机器人装置，在采摘过程中随着物品重量的增加为农业作业者提供可调节的外助力，从而提高作业效率、减轻作业负担。
[0030]下面通过具体的实施例对该农业外骨骼机器人装置进行详细说明：
[0031]参照图1至2所示，本实施例提供了一种农业外骨骼机器人装置，包括躯干外骨骼单元1、下肢外骨骼单元2以及应力控制处本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农业外骨骼机器人装置，其特征在于，包括躯干外骨骼单元(1)、下肢外骨骼单元(2)以及应力控制处理装置(3)，所述躯干外骨骼单元(1)和下肢外骨骼单元(2)分别用于穿戴在用户的躯干和下肢上，所述躯干外骨骼单元(1)通过关节付(4)与所述下肢外骨骼单元(2)连接，其中，所述关节付(4)用于在用户下肢的屈曲运动时提供助力，所述关节付(4)包括转动部和驱动装置(41)，所述转动部包括主动齿轮(A)和从动齿轮(B)，所述主动齿轮(A)设置在所述关节付(4)内，所述从动齿轮(B)设置在所述下肢外骨骼单元(2)内，且所述主动齿轮(A)与所述从动齿轮(B)啮合连接；所述驱动装置(41)与所述主动齿轮(A)连接，且驱动所述主动齿轮(A)转动；所述应力控制处理装置(3)包括感应装置(31)和控制处理装置(32)，所述感应装置(31)设置在穿戴在对应人体颈部，所述感应装置用于接收人体颈部变化并转化为运动信号发送至所述控制处理装置(32)；所述控制处理装置(32)与所述感应装置(31)连接，且所述控制处理装置(32)用于调节所述所述驱动装置(41)的输出扭矩。2.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置，其特征在于，所述关节付(4)还设置有辅助助力件，所述辅助助力件包括第一弹性连接杆(C)和第一压缩弹簧(D)，所述第一弹性连接杆(C)一端设置在所述关节付(4)，另一端设置在所述下肢外骨骼单元(2)内，所述第一压缩弹簧(D)设置在所述关节付(4)内，且所述第一压缩弹簧(D)抵接在所述第一弹性连接杆(C)与所述关节付(4)靠近所述下肢外骨骼单元(2)的内壁之间。3.根据权利要求2所述的农业外骨骼机器人装置，其特征在于，所述第一压缩弹簧的形变量为5.2cm，力矩为93kg。4.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置，其特征在于，所述躯干外骨骼单元结构(1)包括主体(11)和腰护带(12)，所述主体(11)对应人体脊柱的区域，所述腰护带(12)与所述主体(11)连接，且所述腰护带(12)用于将所述主体(11)固定在用户躯干上。5.根据权利要求1所述的农业外骨骼...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟，张梅，杨其长，
申请(专利权)人：成都农业科技职业学院，
类型：发明
国别省市：