[發明專利]一種實現使用者的坐臥姿轉換和搬運的多臂機器人

有效

• 申請號: 202010545969.2
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111702778B
• 公開（公告）日: 2022-01-04
• 發明（設計）人: 吳迪;鐘彩意;王欣;孫景慧
• 申請（專利權）人: 大連理工大學;大連理工大學成都研究院
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J5/00;B25J9/16;B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種實現使用者坐臥姿轉換和搬運的多臂機器人，其特征在于，包括機械臂模塊、軀干模塊（2）、行走底盤模塊（3）和控制模塊（4）；所述機械臂模塊，包括至少3個機械臂（1），對人體的作用點至少有三個：肩背部、尾椎骨和腰椎骨之間、膝關節；

所述軀干模塊（2），包括軀干立柱（21）、軀干外殼（22）和直線模組（23），所述直線模組（23）通過機械臂連接件與機械臂（1）連接；

所述行走底盤模塊（3）包括底盤架（31）、可伸縮配重（32）、全向輪（33），所述底盤架（31）上方與軀干立柱（21）連接，所述可伸縮配重（32）設置在底盤架（31）上，所述全向輪（33）設置在底盤架（31）四周，呈十字布局；

所述控制模塊（4）包括主控制器（41）、機械臂子控制器（42）、行走子控制器（43）、超聲波距離傳感器（44）和操作手柄（45）；主控制器（41）和機械臂子控制器（42）放置在所述軀干立柱（21）內部；行走子控制器（43）放置在底盤架（31）下方；超聲波距離傳感器（44）設置在底盤架（31）四周；所述操作手柄（45）通過無線方式將操作命令發送至主控制器（41），主控制器（41）根據該命令發送相應的控制指令至所述機械臂子控制器（42）和所述行走子控制器（43），行走子控制器再根據所得指令控制機械臂和行走模塊進行動作；超聲波距離傳感器（44）將距離信息經由行走子控制器發送至所述主控制器（41），主控制器（41）據此判斷是否發送危險，進行緊急停車操作并發出警報；

所述機械臂模塊（1）由4個機械臂組成，其中兩個位于軀干模塊（2）的兩側各布置1個，所述軀干模塊（2）前部布置2個機械臂；布置于兩側的機械臂通過側臂連接件（17）與直線模組滑臺（232）連接，布置于前部的機械臂通過前臂連接件（16）與直線模組滑臺（232）連接；使用者完全抬起后，控制機器人行走至輪椅的一側，且病患頭部位于靠近輪椅靠背一側，再抬升靠近頭部的一側的機械臂，并轉動肩關節和腕關節，使病患由平躺狀態變為坐姿狀態；

所述機械臂包括肩部關節(11)、大臂(12)、肘部關節(13)、腕部關節(14)和小臂(15)；所述小臂（15）與腕部關節（14）連接，所述腕部關節（14）直接與肘部關節（13）連接，所述肘部關節（13）連接于大臂（12）的一端，所述大臂（12）的另一端與肩部關節（11）連接；

所述肩部關節（11）實現左右轉動，用于調節作用點位置；

所述肘部關節（13）實現機械臂的前后轉動，用于調節小臂（15）的傾角；各機械臂的小臂（15）楔入使用者與病床的間隙，直至小臂（15）前端的折疊結構完全露出；

所述腕部關節（14）實現所述小臂（15）的旋轉，用于調節所述小臂（15）與患者的接觸角；

所述小臂（15）由小臂板（151）和前端帶有活動的折疊結構組成，折疊結構包括擋板（152）和拉板（153），拉板（153）用于固定所述擋板（152）；

所述機械臂具有4個自由度，包括肩部的1個直線移動副和1個轉動副、肘部的1個轉動副以及腕部的一個轉動副；

所述軀干立柱（21）為中空結構；直線模組（23）分為直線模組固定座（231）和直線模組滑臺（232）兩部分，直線模組固定座（231）固定于軀干外殼（22）的側壁上，直線模組滑臺（232）通過機械臂連接件與機械臂連接，直線模組固定座（231）固定在軀干立柱（21）外側壁上，軀干外殼（22）包覆在軀干立柱（21）外；

所述可伸縮配重（32）包括滑動導軌（321）、配重座（322）和配重塊（323）；滑動導軌（321）的固定軌固定在所述底盤架（31）上，配重座（322）連接在所述滑動導軌（321）的滑動軌上，配重塊（323）放置在配重座（322）上，全向輪（33）帶有減震器。

2.根據權利要求1所述的一種實現使用者坐臥姿轉換和搬運的多臂機器人，其特征還在于，除了作用于肩背部、尾椎骨和腰椎骨之間、膝關節這三個部位的3個機械臂（1）外，還包括作用點分布在頭部、大腿的其他機械臂；所述機械臂可布置在軀干的兩側和前部。

3.根據權利要求1或2所述的一種實現使用者坐臥姿轉換和搬運的多臂機器人，其特征在于，所述機械臂的小臂（15）是扁平結構。

4.根據權利要求3所述的一種實現使用者坐臥姿轉換和搬運的多臂機器人，其特征在于，所述主控制器（41）通過EtherCAT總線與所述機械臂子控制器（42）和所述行走子控制器（43）連接；所述機械臂子控制器（42）通過CANopen總線與直線模組和關節模組連接。