[發明專利]一種套索驅動的可穿戴協作機器人

在審

• 申請號: 202010547300.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111660297A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 王旦;陳柏;劉德斌;王堯堯;宋立瑤;鞠鋒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京若希自動化科技有限公司
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J13/08;B25J18/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

1.一種套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，包括：多自由度輔助操作機械臂、背部可穿戴結構、若干組套索、套索驅動及控制模塊；所述套索驅動及控制模塊與背部可穿戴結構相互獨立且分離設置；多自由度輔助操作機械臂固定在背部可穿戴結構的機械臂固定基座上；套索驅動及控制模塊通過套索與多自由度輔助操作機械臂連接，實現驅動力的傳遞；套索驅動及控制模塊也對機械雙臂的運動進行檢測反饋和控制。

2.根據權利要求1所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，所述多自由度輔助操作機械臂包括：安裝在機械臂固定基座上的旋轉座、一端與旋轉座鉸接的大臂連桿、與大臂連桿另一端鉸接的小臂連桿；

所述旋轉座設有向下貫穿機械臂固定基座的旋轉座轉軸，該旋轉座轉軸下方設有驅動輪；一組套索通過纏繞在該驅動輪上驅動旋轉座相對于機械臂固定基座轉動；

大臂連桿設有穿過機械臂固定基座的大臂轉軸，該大臂轉軸的一端設有位于機械臂固定基座外側的大臂驅動輪；一組套索通過纏繞在該大臂驅動輪上驅動大臂連桿相對于機械臂固定基座轉動；

小臂連桿設有穿過大臂連桿的小臂轉軸，該小臂轉軸的一端設有位于大臂連桿外側的小臂驅動輪；一組套索通過纏繞在該小臂驅動輪上驅動小臂連桿相對于大臂連桿轉動。

3.根據權利要求1或2所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，所述背部可穿戴結構包括：背板、安裝在背板上并用以與人體連接的綁帶、套索固定元件；所述機械臂固定基座具有兩個，并分別位于背板的頂部兩側，每個機械臂固定基座上分別安裝一個多自由度輔助操作機械臂。

4.根據權利要求1所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，套索驅動及控制模塊包括底板、安裝在底板上的若干電機，所述若干電機與若干組套索一一對應，每個電機的輸出軸上均設有一個電機驅動輪，一組套索與一個電機驅動輪配合并纏繞在電機驅動輪上；電機驅動輪正轉或者反轉帶動該組套索形成正向或者反向的纏繞運動；所述若干電機的電機驅動輪錯位設置。

5.根據權利要求4所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，底板上還設有承載電機的電機座、首端線管帽、張緊機構；所述張緊機構包括：兩個螺桿架、分別位于兩個螺桿架上的兩根螺桿、位于螺桿上的張緊螺母與傳力桿；所述電機座及電機均位于兩根螺桿之間；而首端線管帽固定在螺桿架的前端；所述傳力桿橫跨在兩根螺桿上，且兩根螺桿分別貫穿傳力桿的兩端，傳力桿與電機座抵靠；位于螺桿上的張緊螺母與傳力桿抵靠；電機座帶動電機沿底板徑向滑動，通過調節張緊螺母位置改變電機驅動輪與首端線管帽的距離以調整套索的張緊力。

6.根據權利要求5所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，所述首端線管帽上設有若干供套索穿過的穿孔，每組套索對應兩個穿孔。

7.根據權利要求6所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，還設有外部支架，套索驅動及控制模塊安裝在外部支架上。

8.根據權利要求1所述的套索驅動的可穿戴協作機器人，其特征在于，還包括傳感模塊，傳感模塊包括：編碼器、慣性測量單元、張力傳感器以及壓力傳感器；傳感模塊通過不同傳感器的配置對機械臂關節角度、角速度、角加速度、關節位移以及接觸力、張力等進行測量與感知；同時傳感模塊也對人體姿態、肢體運動進行檢測與感知，配合控制系統模塊對電機的轉動方向及轉速進行控制。