[发明专利]可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂

权利要求书

1.一种可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征在于，包括：依次相连的背部穿戴结构、手臂结构和机械抓手结构，以及机械臂电路系统，其中：机械臂电路系统分别与背部穿戴结构、手臂结构和机械抓手结构相连，通过多种控制方式传递运动指令实现精准控制；

所述的手臂结构包括：上部支座和设置于其上的驱动机构、传动机构和大小臂机构，其中：上部支座与背部穿戴结构相连，驱动机构与传动机构和大小臂机构相连，传动机构与大小臂机构相连，大小臂机构与机械抓手结构相连；

所述的机械抓手结构包括：固定连轴座、活动连轴座、传动丝杆、手部连杆、取物手爪和开合驱动电机，其中：固定连轴座与手臂结构相连，活动连轴座通过传动丝杆与固定连轴座共轴连接，手部连杆一端对称设置于固定连轴座上，另一端与取物手爪相连，取物手爪与活动连轴座相连，开合驱动电机设置于固定连轴座内并与传动丝杆相连；

所述的机械臂电路系统包括：控制中心模块、驱动模块、执行模块和遥控模块，其中：控制中心模块与遥控模块实时通信，通过遥控模块传输控制指令至驱动模块，驱动模块接收控制中心指令并与执行模块连接以传输控制指令，控制执行模块完成相应动作；

所述的遥控模块包括：姿态控制单元、按键控制单元和语音控制单元，其中：姿态控制单元与控制中心模块相连并传输传感器姿态信息，按键控制单元与控制中心模块相连并传输相应机械臂关节位置信息，语音控制单元与控制中心模块相连并传输语音信息。

2.根据权利要求1所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的背部穿戴结构包括：伸缩固定带、背部固定板、底部支座、转动云台座和保护盖，其中：伸缩固定带设置于背部固定板侧面，底部支座设置于背部固定板上端，转动云台座设置于底部支座上并与手臂结构相连，保护盖设置于背部固定板与伸缩固定带相对的侧面并设置于底部支座下。

3.根据权利要求2所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的转动云台座上设有用于转动的驱动舵机。

4.根据权利要求1所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的驱动机构包括：肩部驱动电机、输入齿轮和输出齿轮，其中：肩部驱动电机设置于上部支座上，输入齿轮设置于上部支座内并与肩部驱动电机相连，输出齿轮与输入齿轮啮合并与传动机构相连。

5.根据权利要求1所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的传动机构包括：肩部同步带轮、传动同步带和肘部同步带轮，其中：肩部同步带轮设置于上部支座上并与驱动机构和大小臂机构相连，肘部同步带轮设置于大小臂机构另一端，同步传送带设置于肩部同步带轮和肘部同步带轮上。

6.根据权利要求1所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的大小臂机构包括：大臂结构梁、大臂推杆、肘部短梁和小臂结构梁，其中：大臂结构梁一端设置于上部支座上并与传动机构相连，另一端与小臂结构梁相连构成平行四边形结构，小臂结构梁另一端与机械抓手结构相连，肘部短梁设置于大臂结构梁和小臂结构梁连接处，大臂推杆一端与大臂结构梁同轴设置于上部支座上，另一端设置于大臂结构梁上。

7.根据权利要求1所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的姿态控制单元通过内置陀螺仪传感器获得姿态角度信号，依据角度的变化量与机械臂肩部和肘部旋转角度形成对应关系，当姿态控制模式下的遥控器姿态发生变化时，遥控器传输姿态信息给控制中心，经过处理后控制机械臂姿态发生相应变化；

所述的按键控制单元通过无线传输方式将按键形式的指令传输给控制中心模块，对机械臂的各个关节位置进行控制和/或根据模块化指令完成模块化动作组合；

所述的语音控制单元通过解析收到的语音信号并产生对应的运动指令传输给控制中心模块，实施相对应运动控制。

8.根据权利要求7所述的可穿戴式三自由度人体辅助外机械臂，其特征是，所述的按键是指：单次触碰按一定量运动、按压连续运动和松开按压停止运动，控制机械臂的俯仰自由度，以及转动云台座顶部转动，即旋转自由度。