[發明專利]穿戴式變構型外肢體機器人

有效

• 申請號: 201811120246.7
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109015605B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 朱延河;張睿;李相龍;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

穿戴式變構型外肢體機器人，它涉及一種機器人，它包括背部懸掛架、機械手、兩個握把、兩套臂部擺動機構和四套肩部內收外擺機構；背部懸掛架上左右兩側分別布置有兩套肩部內收外擺機構；每兩套肩部內收外擺機構連接有一套臂部擺動機構，兩套臂部擺動機構對稱設置，每套臂部擺動機構末端安裝有一個握把，每個握把上連接有一個機械手。本發明具有負載能力好，自由度多的優點，提升了機器人的靈活性以及使用舒適性。

技術領域

本發明涉及一種機器人，具體涉及一種穿戴式變構型外肢體機器人。

背景技術

在軍事演練、消防營救等領域，相關任務人員經常會遇到需要抬起或搬運重物的情況。而在這種特殊情況下，傳統的起重裝置由于過于笨重，有時難以充分的發揮作用。

上肢助力外肢體機器人是一種能夠穿戴在操作者身上的并與其上肢相連接、能夠根據操作者的意圖進行活動和做功的機械裝置，統的上肢助力外肢體機器人多采用與人類上肢運動學同構的串聯結構，串聯結構會使肘部驅動執行器的安裝位置向軀干之外移動，肘部執行器的自重因而成為了肩部執行器負重載荷的一部分，使得外肢體裝置負載能力降低。其他單一并聯類型上肢助力外肢體機器人則由于機構并聯所產生的自由度相互約束導致了上肢助力外肢體機器人的自由度單一或僅能在單一平面內運動的狀況，由于靈活度較低，上肢助力外肢體機器人無法適應實際情景中出現的各種復雜情形。

發明內容

本發明為克服傳統單一串聯型上肢助力外肢體機器人所存在的剛度低、負載能力差以及單一并聯型上肢助力外肢體機器人自由度低、靈活性差問題，進而提供一種穿戴式變構型外肢體機器人。

本發明的技術方案是：

穿戴式變構型外肢體機器人包括背部懸掛架、機械手、兩個握把、兩套臂部擺動機構和四套肩部內收外擺機構；

背部懸掛架上左右兩側分別布置有兩套肩部內收外擺機構；

每兩套肩部內收外擺機構連接有一套臂部擺動機構，兩套臂部擺動機構對稱設置，每套臂部擺動機構末端安裝有一個握把，每個握把上連接有一個機械手。

進一步地，每套所述臂部擺動機構為雙傳動支鏈，每條傳動支鏈包括肩部傳動輪組、大臂受力桿、肘部傳動輪組、小臂受力桿、肩部傳動軸、肘部傳動軸和肩部支座，大臂受力桿為中空結構；

肩部傳動輪組包含兩個電機和帶有輪槽的兩個肩部傳動輪，肘部傳動輪組包含帶有輪槽的兩個肘部傳動輪，兩個電機安裝在肩部支座上；

大臂受力桿的一端和兩個肩部傳動輪安裝在肩部傳動軸上，肩部傳動軸轉動安裝在肩部支座上，肩部支座固裝在肩部內收外擺機構上；

小臂受力桿的一端和兩個肘部傳動輪安裝在肘部傳動軸上，肘部傳動軸轉動安裝在大臂受力桿的另一端；

兩個電機、兩個肩部傳動輪和兩個肘部傳動輪一一對應分成兩組，其中一組的肩部傳動輪與肘部傳動輪通過穿過大臂受力桿及以正繞方式布置在輪槽內的鋼絲繩連接，其中一組的電機與肩部傳動輪通過鋼絲繩連接；另一組的肩部傳動輪與肘部傳動輪通過穿過大臂受力桿及以反繞方式布置在輪槽內的鋼絲繩連接，另一組的電機與肩部傳動輪通過鋼絲繩連接；雙傳動支鏈中的兩個小臂受力桿的另一端通過球面副與對應的一個握把的端部連接，該握把上安裝有機械手。

進一步地，每套所述肩部內收外擺機構包括主動帶輪、從動帶輪、驅動電機、背部連接軸和皮帶；主動帶輪安裝在驅動電機的輸出軸上，驅動電機安裝在背部懸掛架上，背部懸掛架上安裝有可旋轉的背部連接軸，肩部支座安裝在背部連接軸上，從動帶輪安裝在背部連接軸上，主動帶輪和從動帶輪通過皮帶傳動。

本發明相比現有技術的有益效果是