[發明專利]具有流線型外殼的可折疊伸縮外肢體機械臂

在審

• 申請號: 202011532777.4
• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112589778A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 劉金國;張曉波;趙新剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

本發明涉及一種具有流線型外殼的可折疊伸縮外肢體機械臂，包括伸縮模塊和多個旋轉模塊，伸縮模塊中的伸縮外筒與末端旋轉模塊連接，一級伸縮內桿、二級伸縮內桿、伸縮外筒依次套裝，伸縮伺服舵機設于伸縮外筒中并與絲杠固連，一級伸縮內桿中的一級螺母和二級伸縮內桿中的二級螺母均套裝于絲杠上，且伸縮模塊縮回時一級螺母位于絲杠螺紋段，二級螺母位于絲杠光軸縮徑段，同時二級伸縮內桿與伸縮外筒通過彈簧銷釘鎖定組件連接，一級伸縮內桿伸出到位時彈簧銷釘鎖定組件與伸縮外筒脫離并連接二級伸縮內桿和一級伸縮內桿，一級伸縮內桿繼續上升使一級螺母脫離絲杠、二級螺母移至絲杠螺紋段。本發明在非工作狀態下結構緊湊，且增加了外肢體的作業空間。

技術領域

本發明涉及可穿戴式機器人領域，具體地說是一種具有流線型外殼的可折疊伸縮外肢體機械臂。

背景技術

穿戴式機器人主要包括外骨骼機器人、假肢機器人和外肢體機器人，其中外骨骼機器人通過將機械外骨骼與人體上下肢體綁縛在一起，通過傳感器檢測人體肢體運動意圖，進一步施加額外的力幫助人體完成某些繁重的作業任務，減輕人體負擔或者增加人體作業能力；假肢機器人通過肌電信號、腦電信號檢測與處理技術判斷人體意圖，以盡可能的幫助肢體殘缺人士實現正常人生活；外肢體機器人與前兩者不同，它獨立于人體原有肢體，與原有肢體不存在綁縛關系，相當于人體的額外肢體，運動獨立使得外肢體可以幫助人體完成很多僅僅通過原有肢體無法完成的任務，這就是外肢體的精髓所在。

外肢體機器人一般通過背負裝置與人體相連，隨著腦電技術的發展，未來將建立外肢體與腦電之間的聯系，通過腦電波控制外肢體動作，讓人體真正感覺就像是自己的身外肢體一樣，但目前這種控制還處于研究階段，現有技術中主要還是通過搖桿、離線編程、人體其它部位建立映射編程、傳感器反饋學習式編程等方式實現外肢體的控制。

外肢體機器人應用非常廣泛，比如在農業領域，當農民需要彎腰作業時，外肢體可以幫助他們支撐身體，改善骨骼受力環境、減輕骨骼的磨損，在日常生活領域，我們可以在雙手打字的同時，利用外肢體幫助我們沖咖啡，在軍事領域，外肢體可以幫助士兵持握槍支，多方位無死角的進行射擊，增強單兵作戰能力等等。總之，外肢體可以幫助我們完成常人無法同時完成、或者需要多人協作完成的任務，因此對外肢體機器人的的研究意義重大。

外肢體機器人的研究相對其它穿戴式機器人來說，成果很少，研究屬于起步階段，其主要的研究難點有：1)外肢體的重量問題，外肢體必須保證輕質的前提下幫助人體實現功能增強，否則反而對人體本身是負擔；2)外肢體的安全性問題，外肢體作業時必須了解人體本身動作狀態，進而規劃自身作業，否則會發生碰撞，傷到穿戴者；3)外肢體的作業靈巧性問題，外肢體需要有足夠的靈巧作業能力，以及盡可能大的作業空間；4)控制接口問題，腦電控制、肌電控制都是未來外肢體實現人與外肢體連接的技術手段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有流線型外殼的可折疊伸縮外肢體機械臂，具有折疊和伸縮功能，其中折疊功能使外肢體在非工作狀態下結構非常緊湊，占用空間小，伸縮功能增加了外肢體的作業空間。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種具有流線型外殼的可折疊伸縮外肢體機械臂，包括多個依次串聯的旋轉模塊，且頭端的旋轉模塊與背負裝置連接，末端的旋轉模塊與一個伸縮模塊連接，所述伸縮模塊包括伸縮伺服舵機、絲杠、一級伸縮內桿、二級伸縮內桿、伸縮外筒和彈簧銷釘鎖定組件，其中伸縮外筒與末端的旋轉模塊連接，二級伸縮內桿插裝于伸縮外筒中，一級伸縮內桿插裝于二級伸縮內桿中，伸縮伺服舵機設于伸縮外筒下部且與設于伸縮外筒上部的絲杠固連，一級伸縮內桿中設有一級螺母套裝于所述絲杠上，二級伸縮內桿中設有二級螺母套裝于所述絲杠上，所述絲杠與伸縮伺服舵機連接端設有光軸縮徑段，且伸縮模塊縮回時所述一級螺母套裝于絲杠的螺紋段上，所述二級螺母套裝于所述光軸縮徑段，并且二級伸縮內桿與伸縮外筒通過所述彈簧銷釘鎖定組件連接，一級伸縮內桿伸出到位時所述彈簧銷釘鎖定組件與伸縮外筒脫離并連接二級伸縮內桿和一級伸縮內桿，然后一級伸縮內桿繼續上升帶動一級螺母脫離絲杠，同時帶動二級螺母移至絲杠螺紋段。