[發(fā)明專利]一種套索驅(qū)動的可穿戴協(xié)作機器人

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010547300.7
• 申請日: 2020-06-16
• 公開（公告）號: CN111660297A
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王旦;陳柏;劉德斌;王堯堯;宋立瑤;鞠鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);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(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

一種套索驅(qū)動的可穿戴協(xié)作機器人，包括：兩臺多自由度輔助操作機械臂、背部可穿戴結(jié)構(gòu)、套索傳動裝置、驅(qū)動、傳感及控制模塊；所述兩臺多自由度輔助操作機械臂包括：機械臂本體和末端執(zhí)行裝置；所述背部可穿戴結(jié)構(gòu)包括：機械臂固定基座和與人體連接的綁帶；所述套索傳動裝置包括：電機驅(qū)動輪、關(guān)節(jié)驅(qū)動輪、線管以及線管帽?？刂?、電源、驅(qū)動模塊及張緊機構(gòu)均外置，通過套索傳動裝置驅(qū)動雙臂運動。本發(fā)明針對狹小空間內(nèi)的人機協(xié)作任務(wù)，在不影響機械臂協(xié)作性能的情況下，實現(xiàn)電源和驅(qū)動等部件的外置，減輕了可穿戴協(xié)作機器人的重量，提高了穿戴舒適性；同時，本發(fā)明利用套索傳動的靈活性簡化了機器人本體結(jié)構(gòu)設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可穿戴協(xié)作機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種套索驅(qū)動的可穿戴協(xié)作機器人。

背景技術(shù)

可穿戴協(xié)作機器人是指可通過穿戴方式固定于人體并能協(xié)助人體完成一定任務(wù)的機器人，它是介于可穿戴機器人與協(xié)作機器人之間的一類新型機器人。可穿戴協(xié)作機器人能夠極大程度擴展人體的工作能力，使得原本需要多人完成的任務(wù)由一人完成。此外，可穿戴協(xié)作機器人兼具機器人的耐疲勞以及人體的靈活、精準(zhǔn)等特性，可極大程度發(fā)揮人機協(xié)作的優(yōu)勢。

盡管可穿戴協(xié)作機器人具有獨特優(yōu)勢，但由于整個機器人需要穿戴于人體上，機器人自重及負重能力受到嚴(yán)格限制，輕量化、穿戴舒適性設(shè)計始終是可穿戴協(xié)作機器人技術(shù)領(lǐng)域亟待解決的重難點問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對可穿戴協(xié)作機器人技術(shù)領(lǐng)域存在的上述輕量化、穿戴舒適性設(shè)計難題，本發(fā)明將套索驅(qū)動方式引入可穿戴協(xié)作機器人領(lǐng)域，設(shè)計了一種套索驅(qū)動的可穿戴協(xié)作機器人。

為實現(xiàn)上述目標(biāo)功能，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種套索驅(qū)動的可穿戴協(xié)作機器人，包括：多自由度輔助操作機械臂、背部可穿戴結(jié)構(gòu)、若干組套索、套索驅(qū)動及控制模塊；所述套索驅(qū)動及控制模塊與背部可穿戴結(jié)構(gòu)相互獨立且分離設(shè)置；多自由度輔助操作機械臂固定在背部可穿戴結(jié)構(gòu)的機械臂固定基座上；套索驅(qū)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(xiàn)驅(qū)動力的傳遞；套索驅(qū)動及控制模塊也對機械雙臂的運動進行檢測反饋和控制。

進一步的，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(zhuǎn)座、一端與旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)座設(shè)有向下貫穿機械臂固定基座的旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)軸，該旋轉(zhuǎn)座轉(zhuǎn)軸下方設(shè)有驅(qū)動輪；一組套索通過纏繞在該驅(qū)動輪上驅(qū)動旋轉(zhuǎn)座相對于機械臂固定基座轉(zhuǎn)動；

大臂連桿設(shè)有穿過機械臂固定基座的大臂轉(zhuǎn)軸，該大臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有位于機械臂固定基座外側(cè)的大臂驅(qū)動輪；一組套索通過纏繞在該大臂驅(qū)動輪上驅(qū)動大臂連桿相對于機械臂固定基座轉(zhuǎn)動；

小臂連桿設(shè)有穿過大臂連桿的小臂轉(zhuǎn)軸，該小臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)有位于大臂連桿外側(cè)的小臂驅(qū)動輪；一組套索通過纏繞在該小臂驅(qū)動輪上驅(qū)動小臂連桿相對于大臂連桿轉(zhuǎn)動。

進一步的，所述背部可穿戴結(jié)構(gòu)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(cè)，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。

進一步的，套索驅(qū)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(yīng)，每個電機的輸出軸上均設(shè)有一個電機驅(qū)動輪，一組套索與一個電機驅(qū)動輪配合并纏繞在電機驅(qū)動輪上；電機驅(qū)動輪正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)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(qū)動輪錯位設(shè)置。