[發明專利]一種彎腰搬運助力機器人

在審

• 申請號: 202110681834.3
• 申請日: 2021-06-19
• 公開（公告）號: CN113370183A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 劉坤;劉勇;吉碩;趙琛;高馳;張世忠;代磊;付俊
• 申請（專利權）人: 劉坤
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明按照對標健康人體俯身彎腰動作中的運動學和動力學特征，依據人體工學原理，提供一種彎腰搬運助力機器人，可為從事負重彎腰作業的工人或有髖關節運動障礙用戶，在搬運重物過程中提供彎腰助力，也可通過功能調整，為其行走提供髖關節和膝關節助力。通過電機拉線提供助力，降低腰部負荷，緩解髖關節和腰椎負擔，也可轉換為無動力源助力功能，為用戶在負重行走提供抬腿和屈膝助力，從而減輕行走過程中髖、膝關節負擔，不僅減輕人體關節在長時間從事負重作業過程中的損傷，還可增大負重能力，延長工作壽命。機器人設計結構簡單、造價低、使用方便，在技術領域和市場需求方面都具有重要意義。

技術領域

本發明涉及人體運動輔助機器人領域，尤其涉及一種彎腰搬運助力機器人。

背景技術

我國老齡化問題日益嚴峻，老年人彎腰搬運物品很容易造成脊椎和腰肌損傷。另外，長期從事搬運、裝載貨物等體力勞動的人群，在搬運作業過程中，也應該保護下肢關節和脊椎盡少遭受過度損傷，以防關節和腰肌過載，從而減少作業中因負重造成的職業病損傷。國內彎腰搬運助力機器人多見于輔助運動設備領域，或人機交互體驗感差、功能不夠仿生，或造價高且結構繁復，或控制方法復雜、功能單一等，嚴重阻礙助力機器人在負重工況或老年日常活動等場景下的普及。如申請號201910632695.8的專利，公布了一種下肢外骨骼助力裝置，可實現多個自由度的運動，由四組電機提供拉力，通過腰束固定架來調整腰束位置，通過伺服電機控制實施助力，但該設備控制系統復雜，體積較大，電機質量較大，不利于用戶靈活使用。申請號201911024006.3的發明專利公布了一種下肢膝關節的助力機器人，通過關節助力裝置為大腿與小腿發生屈膝動作提供助力，結構簡單，但功能單一，使用工況少。因此，按照對標健康人體搬運動作中人體各肢段的運動學特征，依據動力學和人體工學原理，設計機械結構簡單、造價低、使用方便、輕量化的搬運助力機器人，在技術領域和市場需求方面都具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于搬運過程中人體動力學原理所設計的彎腰搬運助力機器人，可為用戶在搬運重物過程中提供彎腰助力，也可通過功能調整，為用戶在行走過程中提供髖關節和膝關節助力。

為達到上述目的，本發明通過如下技術方案予以實現：

所述的一種彎腰搬運助力機器人，由硬件和軟件控制系統組成，其中硬件包括上身撐板機構1、骨盆裝置2、髖關節動力裝置3、膝關節助力裝置4，所述上身撐板機構1下端固連在骨盆裝置2所對應位置，左右兩個所述髖關節動力裝置3向上插入骨盆裝置2相應位置形成旋轉副，髖關節動力裝置3通過骨盆裝置2內的動力源驅動，兩個所述髖關節動力裝置3下端分別固連所述膝關節助力裝置4，為膝關節運動提供助力。

所述的上身撐板機構1包括姿態角傳感器101、第一主撐板102、第一束縛帶103、轉軸蓋104、第二主撐板105、第二束縛帶106，所述第一主撐板102下端圓軸向上插入第二主撐板105下端所開的軸槽內，然后一體置入轉軸蓋104中并進行封裝固定，形成轉動副，兩個所述姿態角傳感器101分別固定于第一主撐板102和第二主撐板105的上端相應位置，第一束縛帶103固定在第一主撐板102相應位置，第二束縛帶106固定在第二主撐板105相應位置，并且，第一束縛帶103與第二束縛帶106相鄰端可進行卡接固定，使上身撐板機構1可以緊固地穿戴在使用者上身。

所述的骨盆裝置2包括腰部撐板201、第一支撐架202、臀部護板203、繞線電機204、中控模塊205、緊固螺釘206、第二支撐架207、第三束縛帶208，所述臀部護板203固連在腰部撐板201下表面，第一支撐架202與第二支撐架207的上端通過圓柱形通孔套接固定在腰部撐板201左右兩端相應位置，第一支撐架202與第二支撐架207的下端固連于臀部護板203相應位置，對用戶臀部形成穩定的包圍結構；所述繞線電機204置于臀部護板203背部凹槽內部，中控模塊205扣在臀部護板203凹槽上，并通過兩個所述的緊固螺釘206封裝固定為整體結構，第三束縛帶208兩端分別與腰部護板201的兩個端頭固定，用于把骨盆裝置2緊固地穿戴在用戶的骨盆上。