穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，具体公开了一种穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人。该穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人包括腰部框架、执行机构以及大腿连接组件。其中，腰部框架包括困带，困带的两端可拆卸地连接；执行机构包括位于腰部框架同一侧的第一执行器组件和第二执行器组件，第一执行器组件和第二执行器组件分别连接于腰部框架相对的两侧；大腿连接组件包括沿腰部框架同一侧延伸的第一大腿连接杆和第二大腿连接杆，第一大腿连接杆的一端与第一执行器组件连接，另一端连接有第一绑缚，第二大腿连接杆的一端与第二执行器组件连接，另一端连接有第二绑缚。本发明专利技术可以解决现有技术中外骨骼机器人的结构复杂、重量大以及助力效果差的难题。效果差的难题。效果差的难题。

【技术实现步骤摘要】
穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，具体涉及一种穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人。

技术介绍

[0002]现在的可穿戴机器人设备基本都是朝着灵活、不阻碍人体行动的方向发展。传统外骨骼的执行器在重量、助力效果以及人机协同方面，无法做到同时兼顾。特别是存在机械结构刚度大，人机一体协同性差等问题。
[0003]现有技术中是通过控制算法或者在外骨骼机器人传动中加入弹性元件，以减缓结构强度对人体运动造成助力，但由于执行器集成度不高，传动结构复杂，想要完全解决这些问题是不可行的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，以解决现有技术中外骨骼机器人的结构复杂、重量大以及助力效果差的难题。
[0005]为了实现上述目的，本申请提供了一种穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，包括：
[0006]腰部框架，所述腰部框架包括困带，所述困带的两端可拆卸地连接；
[0007]执行机构，所述执行机构包括位于所述腰部框架同一侧的第一执行器组件和第二执行器组件，所述第一执行器组件和所述第二执行器组件分别连接于所述腰部框架相对的两侧；以及
[0008]大腿连接组件，所述大腿连接组件包括沿所述腰部框架同一侧延伸的第一大腿连接杆和第二大腿连接杆，所述第一大腿连接杆的一端与所述第一执行器组件连接，另一端连接有第一绑缚，所述第二大腿连接杆的一端与所述第二执行器组件连接，另一端连接有第二绑缚。
[0009]进一步地，所述第一执行器组件和所述第二执行器组件均可摆转地连接在所述腰部框架上，且所述第一执行器组件和所述第二执行器组件的摆转方向与所述腰部框架的内外方向一致。
[0010]进一步地，所述腰部框架相对的两侧分别设置有第一连接板和第二连接板，所述第一执行器组件铰接在所述第一连接板上，所述第二执行器组件铰接在所述第二连接板上。
[0011]进一步地，所述第一执行器组件包括：
[0012]第一固定盘，所述第一固定盘与所述第一连接板铰接并可沿所述腰部框架的内外方向摆转；以及
[0013]第一执行器，所述第一执行器安装在所述第一固定盘上，所述第一执行器与所述第一大腿连接杆驱动连接以驱动所述第一大腿连接杆扭转。
[0014]进一步地，所述第一执行器组件还包括第一扭矩传感器，所述第一扭矩传感器设置于所述第一大腿连接杆上以对所述第一大腿连接杆的扭矩进行检测；
[0015]所述腰部框架上设置有控制器，所述第一扭矩传感器与所述控制器通讯连接，所述控制器根据所述第一扭矩传感器传递的信号对所述第一执行器进行控制。
[0016]进一步地，所述第二执行器组件包括：
[0017]第二固定盘，所述第二固定盘与所述第二连接板铰接并可沿所述腰部框架的内外方向摆转；以及
[0018]第二执行器，所述第二执行器安装在所述第二固定盘上，所述第二执行器与所述第二大腿连接杆驱动连接以驱动所述第二大腿连接杆扭转。
[0019]进一步地，所述第二执行器组件还包括第二扭矩传感器，所述第二扭矩传感器设置于所述第二大腿连接杆上以对所述第二大腿连接杆的扭矩进行检测；
[0020]所述腰部框架上设置有控制器，所述第二扭矩传感器与所述控制器通讯连接，所述控制器根据所述第二扭矩传感器传递的信号对所述第二执行器进行控制。
[0021]进一步地，所述第一大腿连接杆上设置有第一调节结构，所述第一调节结构可沿所述第一大腿连接杆的长度方向移动并锁定在所述第一大腿连接杆的不同位置处，所述第一绑缚连接在所述第一调节结构上；和/或，
[0022]所述第二大腿连接杆上设置有第二调节结构，所述第二调节结构可沿所述第二大腿连接杆的长度方向移动并锁定在所述第二大腿连接杆的不同位置处，所述第二绑缚连接在所述第二调节结构上。
[0023]进一步地，所述第一绑缚和所述第二绑缚均包括弧形绑缚和设置于所述弧形绑缚端部的柔性绑缚。
[0024]进一步地，所述第一绑缚和所述第二绑缚上均设置有IMU单元模块。
[0025]应用本专利技术的技术方案，实际使用时，通过困带的作用，可以将腰部框架固定在人体的腰部，此时，第一执行器组件和第一大腿连接杆位于人体的一条腿的外侧，第二执行器组件和第二大腿连接杆位于人体的另一条腿的外侧，通过设置于第一大腿连接杆上的第一绑缚和设置于第二大腿连接杆上的第二绑缚的作用，可以将第一大腿连接杆和第二大腿连接杆分别绑缚在人体的两条腿上，具体绑缚在人体腿部的膝盖以上的部位处，进而完成机器人的穿戴。当人体移动的过程中，通过对第一执行器组件和第二执行器组件进行操控，可以对第一大腿连接杆和第二大腿连接杆扭矩和伸展方向的自由度进行调节，驱动第一大腿连接杆和第二大腿连接杆随人体大腿一起运动，使得关节力矩在相应步态时刻满足应用，实现力矩控制。
[0026]结合本专利技术中的机器人的结构可以知道，本专利技术中的机器人的腰部框架主要包括困带，大腿连接组件主要包括第一大腿连接杆和第二大腿连接杆，也即是说，本专利技术中的机器人的腰部框架和大腿连接组件为带状或者杆状结构，结构简单，还可以大大降低机器人的重量，更适于执行机构对大腿连接组件进行控制以提高机器人的助力效果。
附图说明
[0027]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0028]图1是本申请实施例公开的穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人的结构示意图；
[0029]图2是本申请实施例公开的第一执行器组件或者第二执行器组件部位的结构示意图；
[0030]图3是本申请实施例公开的第一调节结构或者第二调节结构的结构示意图。
[0031]附图标记说明：
[0032]10、腰部框架；11、困带；12、第一连接板；13、第二连接板；20、执行机构；21、第一执行器组件；211、第一固定盘；212、第一执行器；213、第一扭矩传感器；22、第二执行器组件；221、第二固定盘；222、第二执行器；223、第二扭矩传感器；30、大腿连接组件；31、第一大腿连接杆；311、第一绑缚；312、第一调节结构；32、第二大腿连接杆；321、第二绑缚；322、第二调节结构；301、弧形绑缚；302、柔性绑缚；303、IMU单元模块；304、卡凸；305、连接部；40、控制器。
具体实施方式
[0033]以下结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细说明，根据下面说明和权利要求书，本专利技术的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图均采用非常简化的形式且均适用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0034]需要说明的是，为了清楚地说明本专利技术的内容，本专利技术特举多个实施例以进一步阐释本专利技术的不同实现方式，其中，该多个实施例是列举式而非穷举式。此外，为了说明的简洁，前实施例中已提及的内容往往在后实施例中予以省略，因此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，其特征在于，包括：腰部框架(10)，所述腰部框架(10)包括困带(11)，所述困带(11)的两端可拆卸地连接；执行机构(20)，所述执行机构(20)包括位于所述腰部框架(10)同一侧的第一执行器组件(21)和第二执行器组件(22)，所述第一执行器组件(21)和所述第二执行器组件(22)分别连接于所述腰部框架(10)相对的两侧；以及大腿连接组件(30)，所述大腿连接组件(30)包括沿所述腰部框架(10)同一侧延伸的第一大腿连接杆(31)和第二大腿连接杆(32)，所述第一大腿连接杆(31)的一端与所述第一执行器组件(21)连接，另一端连接有第一绑缚(311)，所述第二大腿连接杆(32)的一端与所述第二执行器组件(22)连接，另一端连接有第二绑缚(321)。2.根据权利要求1所述的穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，其特征在于，所述第一执行器组件(21)和所述第二执行器组件(22)均可摆转地连接在所述腰部框架(10)上，且所述第一执行器组件(21)和所述第二执行器组件(22)的摆转方向与所述腰部框架(10)的内外方向一致。3.根据权利要求2所述的穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，其特征在于，所述腰部框架(10)相对的两侧分别设置有第一连接板(12)和第二连接板(13)，所述第一执行器组件(21)铰接在所述第一连接板(12)上，所述第二执行器组件(22)铰接在所述第二连接板(13)上。4.根据权利要求3所述的穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，其特征在于，所述第一执行器组件(21)包括：第一固定盘(211)，所述第一固定盘(211)与所述第一连接板(12)铰接并可沿所述腰部框架(10)的内外方向摆转；以及第一执行器(212)，所述第一执行器(212)安装在所述第一固定盘(211)上，所述第一执行器(212)与所述第一大腿连接杆(31)驱动连接以驱动所述第一大腿连接杆(31)扭转。5.根据权利要求4所述的穿戴式髋关节直驱助力外骨骼机器人，其特征在于，所述第一执行器组件(21)还包括第一扭矩传感器(213)，所述第一扭矩传感器(213)设置于所述第一大腿连接杆(31)上以对所述第一大腿连接杆(31)的扭矩进行检测；所述腰部框架(10)上设置有控制器(40)，所述第一扭矩传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉浩，李林，杨义光，张勇，强利刚，肖新华，郭超，胡静，李阳阳，
申请(专利权)人：贵州航天控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：