本实用新型专利技术公开了一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，包括上肢部、连接部、下肢部和控制部分，所述上肢部通过连接部连接所述下肢部，所述上肢部包括背板、背带、电机、传动装置、线轮、柔性管和电池；所述控制部分包括核心开发板、压力传感器和惯性测量单元，所述压力传感器与惯性测量单元分别测量货物重量与人体姿态数据，从而通过核心开发板控制所述电机的运转来实现助力控制。本实用新型专利技术通过机械结构将外骨骼一部分的自重直接传递到地面，从而有效地减少自身负重的压力，提高工作效率；采用柔性绳连接，并装备与背带上实现搬运助力的功能，将柔性绳设置在背带上不仅可以节省空间，还不会对人体和机器的运转造成影响。还不会对人体和机器的运转造成影响。还不会对人体和机器的运转造成影响。
【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置
[0001]本技术涉及医疗设备
，特别是涉及一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置。
技术介绍
[0002]随着经济的快速发展，物流行业在人们的日常环境中扮演着非常重要的角色，同样也包括军事领域。工作人员在搬运过程中常见的损伤就是对腰部外骨骼、上肢造成的劳损，开发外骨骼机器人可以有效缓解此类情况，外骨骼可以起到辅助作用，对作业中的工作人员，可以起到一个助力效果，同时也是对人体起到一个保护作用。如：下蹲、弯腰时、搬运货物时，肢体负重大，穿戴外骨骼后，能够有效帮助搬运工作人员减少腰部外骨骼、腿部的负重，很大程度上能够转移人体负重，减少人体实际承受重量，进而对人体起到保护作用。
[0003]在现有外骨骼中，搬运机器人的助力方向主要是针对单个关节的，如：单独上肢的，下肢的，腰部外骨骼的，这些一般都是比较有针对性，对某一个部位进行辅助助力，有时候会忽视了对其他部位带来的负面影响。单独上肢的，如果长期运作会使得下肢的负重越来越大，甚至会对人的腰部外骨骼有所损伤，而下肢的和或者腰部外骨骼的又对另外的两方面的考虑有所欠佳，对人体造成损伤。
[0004]现有的外骨骼大部分都是以对于单个的部位的辅助助力为主，如公开号 [CN 110039518 A]采用的就是单纯的上肢结构，并且还是全钢性结构，这又大大的增加大了对下肢部分的负载能力，往往会导致身体疲劳，对腰部外骨骼产生损伤，即使外壳采用的是轻型材料，依旧会有电机，电源等增加负载，虽说这些原本在人体的承受范围之内，但是如果是较长时间穿戴，并且一直只是靠身体的一部分来支撑，仍会有所负担。
[0005]另外，如果只是身体一部分部位覆盖外骨骼，往往会使人身体不太协调，感觉一边重一边轻，不舒适，增加平常操作难度，有时会适得其反，给人体活动造成不便。
技术实现思路
[0006]本技术的目的是提供一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，以解决上述现有技术存在的问题，通过柔性绳来实现传动助力的作用，通过外骨骼连接将负载有效的传导至地面，从而大大减小由于装备机械自身将负载集中到某一部位的压力，实验助力。
[0007]为实现上述目的，本技术提供了如下方案：
[0008]本技术提供一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，包括上肢部、连接部、下肢部和控制部分，所述上肢部通过连接部连接所述下肢部，所述上肢部包括背板、背带、电机、传动装置、线轮、柔性管和电池，所述背板通过所述背带背跨于人体背部，所述电机设置于所述背板上，所述线轮设置有两个，所述电机通过所述传动装置连接两个所述线轮并能够驱动两个所述线轮旋转，两个所述线轮上均缠绕有柔性绳，所述柔性管设置有两条，两条所述柔性管的一端连接于所述背板的顶部两侧，两条所述柔性管的另一端分别连接于两个所述背带上，两个所述线轮上的柔性绳的活动端分别穿设于两个所述柔性管内；
[0009]所述控制部分包括核心开发板、压力传感器和惯性测量单元，所述压力传感器与惯性测量单元分别测量货物重量与人体姿态数据，从而通过核心开发板控制所述电机的运转来实现助力控制。
[0010]优选地，所述电机通过电机支架安装于所述背板上。
[0011]优选地，所述传动装置包括齿轮一、齿轮二和齿轮三，所述齿轮一的齿轮轴通过联轴器连接所述电机的动力轴，所述齿轮二和所述齿轮三啮合连接于所述齿轮一的顶部两侧，两个所述线轮分别安装于所述齿轮二和所述齿轮三上。
[0012]优选地，所述电池安装于所述背板的顶部，所述电池的两侧的所述背板上设置固定所述柔性管一端的固定架，两个所述背带上设置有固定所述柔性管另一端的固定件。
[0013]优选地，所述核心开发板通过绝缘固定支架与所述背板连接。
[0014]优选地，所述下肢部包括穿戴于人体腰部的腰部外骨骼和分别与人体大腿、小腿、足部相对的大腿部外骨骼、小腿部外骨骼和脚掌部外骨骼，所述腰部外骨骼为U形架体结构，所述腰部外骨骼两侧与所述大腿部外骨骼顶端在髋部关节处铰接并设置有驱动铰链运转的髋关节电机；所述大腿部外骨骼底端与所述小腿部外骨骼顶端在膝关节处铰接并设置有驱动铰链运转的膝关节电机，所述小腿部外骨骼底端与所述脚掌部外骨骼铰接。
[0015]优选地，所述腰部外骨骼与所述大腿部外骨骼在髋部关节的连接处还设置有压力传感器和惯性测量单元，在人体弯腰搬运重货物后通过所述压力传感器检测货物重量，所述惯性测量单元检测到数据，传输到所述核心开发板中，所述核心开发板通过数据处理，得到控制指令，然后控制所述电机运动，进而带动所述线轮运转，所述线轮带动所述柔性绳，对搬运起到辅助助力的作用；所述大腿部外骨骼与小腿部外骨骼在膝关节的连接处也设置有惯性测量单元和压力传感器，搬运货物时对于人体起身站立通过所述压力传感器检测货物重量，所述惯性测量单元检测到数据，传输到所述核心开发板中，所述核芯开发板通过数据处理，得到控制指令，控制所述膝关节电机运转起到起支撑，辅助助力的作用。
[0016]优选地，所述连接部为连接于所述背板与所述腰部外骨骼之间的连接板，所述连接板顶部通过螺栓连接所述背板的底部，所述连接板的底部竖向设置有若干调节孔，所述连接板通过调节螺栓穿过相应的调节孔连接所述腰部外骨骼。
[0017]优选地，所述背带设置有两根，两根所述背带的顶端分别连接于所述背板的顶部两侧，两根所述背带的底端连接于所述腰部外骨骼上。
[0018]优选地，所述大腿部外骨骼和所述小腿部外骨骼的内侧均设置有用于将下肢部穿戴到人体下肢的绑带。
[0019]本技术相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
[0020]1、本技术中采用全身外骨骼装置，通过机械结构将外骨骼一部分的自重直接传递到地面，从而有效地减少自身负重的压力，提高工作效率；采用柔性绳连接，并装备与背带上实现搬运助力的功能，将柔性绳设置在背带上不仅可以节省空间，还不会对人体和机器的运转造成影响。
[0021]2、本技术中上肢助力采用单电机提供动力，并通过惯性测量单元实现运动捕捉与预测，降低了协同控制的难度，提高了系统整体的可靠性与稳定性。
[0022]3、本技术中采用齿轮传输动力，采用以聚甲醛为原料生产的齿轮实现传动目的，能够减少一个电机，这样可以减少由于需要双电机传动时的重力，传动装置利用两齿轮
的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动，用主、从动轮轮齿直接、传递运动和动力的装置。具有传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大等特点。
[0023]4、本技术中采用在搬运中主要施力的关节处添加电机进行辅助助力，在弯腰和起身时通过电机运转减小人体负载。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：包括上肢部、连接部、下肢部和控制部分，所述上肢部通过连接部连接所述下肢部，所述上肢部包括背板、背带、电机、传动装置、线轮、柔性管和电池，所述背板通过所述背带背跨于人体背部，所述电机设置于所述背板上，所述线轮设置有两个，所述电机通过所述传动装置连接两个所述线轮并能够驱动两个所述线轮旋转，两个所述线轮上均缠绕有柔性绳，所述柔性管设置有两条，两条所述柔性管的一端连接于所述背板的顶部两侧，两条所述柔性管的另一端分别连接于两个所述背带上，两个所述线轮上的柔性绳的活动端分别穿设于两个所述柔性管内；所述控制部分包括核心开发板、压力传感器和惯性测量单元，所述压力传感器与惯性测量单元分别测量货物重量与人体姿态数据，从而通过所述核心开发板控制所述电机的运转来实现助力控制。2.根据权利要求1所述的可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：所述电机通过电机支架安装于所述背板上。3.根据权利要求1所述的可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：所述传动装置包括齿轮一、齿轮二和齿轮三，所述齿轮一的齿轮轴通过联轴器连接所述电机的动力轴，所述齿轮二和所述齿轮三啮合连接于所述齿轮一的顶部两侧，两个所述线轮分别安装于所述齿轮二和所述齿轮三上。4.根据权利要求1所述的可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：所述电池安装于所述背板的顶部，所述电池的两侧的所述背板上设置固定所述柔性管一端的固定架，两个所述背带上设置有固定所述柔性管另一端的固定件。5.根据权利要求1所述的可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：所述核心开发板通过绝缘固定支架与所述背板连接。6.根据权利要求1所述的可穿戴全身型柔性助力外骨骼装置，其特征在于：所述下肢部包括穿戴于人体腰部的腰部外骨骼和分别与人体大腿、小腿、足部相对的大腿部外骨骼、小腿部外骨骼...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴新宇，陈春杰，王强，席建伟，徐升，杨彤，沈国栋，王海滨，
申请(专利权)人：山东中科先进技术有限公司，
类型：新型
国别省市：
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