[发明专利]一种肩关节助力无源外骨骼机器人

权利要求书

1.一种肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，包括背板(001)、腰板(002)、背杆组件(003)、臂组件(004)和助力关节组件(005)，

所述背板(001)和腰板(002)为穿戴者的背部和腰部提供符合人体工程学的支撑；

所述背杆组件(003)用于连接背板(001)和腰板(002)，与背板(001)和腰板(002)共同组成基于人体工程学的仿生背脊机构；

所述臂组件(004)固定在背板(001)后部，包括至少一个单臂组件，用于支撑助力关节组件(005)，并将手臂负载有效传递到背部；

所述助力关节组件(005)与臂组件(004)末端抱紧连接，产生用于重力补偿的辅助转矩以支撑穿戴者手臂负载。

2.根据权利要求1所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述背板(001)和/或腰板(002)上开设减重槽。

3.根据权利要求1所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述背杆组件(003)包括上底座(310)、伸缩管件(320)和下底座(330)，所述上底座(310)和下底座(330)分别与背板(001)和腰板(002)固定连接；

所述伸缩管件(320)由若干不同内径的管件依次嵌套组成，两端分别嵌入上底座(310)和下底座(330)中，利用伸缩管件内部的V形弹簧扣与管件上开设的孔位配合实施长度调整。

4.根据权利要求1所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述臂组件(004)的单臂组件包括第一连杆(411)、第二连杆(412)、第三连杆(413)和底座(414)，第一连杆(411)的上部末端与助力关节组件(005)固定连接，第一连杆(411)与第二连杆(412)通过第一轴系(415)转动连接，第二连杆与第三连杆通过第二轴系(416)转动连接，第三连杆下部末端与底座(414)通过第三轴系(417)转动连接，底座(414)与背板(001)固定连接；

第一轴系(415)的转动角度范围为0～300°，第二轴系(416)的转动角度范围为0～235°，第三轴系(417)的转动角度范围为0～220°。

5.根据权利要求4所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，第一轴系(415)包括第一连杆下端壳体(4151)、第二连杆上端壳体(4152)、转轴(4153)和限位块(4154)；第一连杆下端壳体(4151)套设在转轴(4153)上端，通过固定销与转轴(4153)连接，第二连杆上端壳体(4152)套设在转轴(4153)下端，通过两端轴承连接，所述限位块(4154)位于第二连杆(4152)的壳体内部，通过固定销与转轴(4153)固定连接；所述限位块(4154)为环形件，其表面在转轴方向上加工有挡块，所述第二连杆上端壳体(4154)的侧壁上加工有限位孔，限位孔中固定有限位销，通过限位销与限位块(4154)上的挡块接触，实施对第一轴系(415)转动范围的约束。

6.根据权利要求5所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述第二轴系(416)和第三轴系(417)与第一轴系(415)的结构相同，仅两端壳体随轴系两端的连接部位相应变化，第二轴系(416)中两端壳体为第二连杆下端壳体和第三连杆上端壳体，第三轴系(417)中两端壳体为第三连杆下端壳体和底座壳体。

7.根据权利要求6所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述第一轴系(415)、第二轴系(416)和第三轴系(417)中，限位块上的挡块为扇形结构。挡块的所占角度为360°减去相应轴系最大转动角度。

8.根据权利要求6所述的肩关节助力无源外骨骼机器人，其特征在于，所述第一连杆(411)、第二连杆(412)、第三连杆(413)的上下表面开设错位三角锥减重槽，上下表面相邻的错位三角锥减重槽之间构造成了筋板结构；

优选第一连杆(411)、第二连杆(412)、第三连杆(413)的左右侧面开设三角形减重槽，三角形减重槽的外轮廓与内部错位三角锥减重槽的截面轮廓对应。