[发明专利]一种上肢外骨骼助力装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种上肢外骨骼助力装置及控制方法。该上肢外骨骼助力装置包括：背部牵引装置、左悬挂装置和右悬挂装置，背部牵引装置包括：主处理器和惯性测量模块；左悬挂装置和右悬挂装置均包括：接近传感器、拉力传感器和协处理器；主处理器和惯性测量模块连接，接近传感器和拉力传感器均和协处理器连接。该上肢外骨骼助力装置将背部牵引装置通过背带背在背后，左悬挂装置挂在左肩，右悬挂装置挂在右肩，通过左悬挂装置和右悬挂装置来代替双手，在提起重物时解放了双手，使得穿戴更加方便。

技术领域

本发明涉及助力器械技术领域，特别是涉及一种上肢外骨骼助力装置及控制方法。

背景技术

外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、移动计算，为操作者提供一种可穿戴的机械结构的综合技术。随着科学技术的发展，材料技术，传感器技术，仿生学技术以及控制技术等领域出现突破，促进了外骨骼机器人系统的研发。在工厂、仓库、货运等工作场景，需要人长期频繁的搬运重物，对工人的上肢带来严重负担。

现有技术中，上肢外骨骼助力机器人用多个杆臂通过多个电机连接起来，每个杆臂都要通过绑带与躯体固连，不仅穿脱起来复杂，而且很重，给身体带来更多压力，不够灵活，助力效果不明显，整体架构复杂，响应速度慢，控制起来相对困难，不适合在现实生活中使用。经过改善，虽然将电机驱动变为液压驱动，仅仅减小了整体装置重量，但是仍然不能解决穿脱复杂、控制困难、响应速度慢等缺陷。

因此，现有上肢外骨骼助力装置存在穿脱复杂、控制困难、响应速度慢的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种上肢外骨骼助力装置及控制方法，通过设置背部牵引装置、左悬挂装置和右悬挂装置来在提起重物时解放双手。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种上肢外骨骼助力装置，包括：背部牵引装置和与所述背部牵引装置连接的左悬挂装置和右悬挂装置，所述背部牵引装置用于驱动所述左悬挂装置和所述右悬挂装置运动；

所述左悬挂装置和所述右悬挂装置均包括吊臂和吊钩，所述吊钩通过所述吊臂与所述背部牵引装置连接，所述吊钩用于在所述背部牵引装置的驱动下取放重物。

可选的，所述背部牵引装置包括：主处理器和惯性测量模块；所述左悬挂装置和所述右悬挂装置均包括：接近传感器、拉力传感器和协处理器；所述主处理器和所述惯性测量模块连接，所述接近传感器和所述拉力传感器均和所述协处理器连接。

可选的，所述背部牵引装置还包括：左驱动机构和右驱动机构，所述左驱动机构和所述右驱动机构均包括电机和电机驱动器，所述电机驱动器分别与所述主处理器和所述电机连接。

可选的，所述背部牵引装置还包括：编码器，所述编码器分别与所述主处理器和所述电机连接，所述编码器包括左编码器和右编码器。

可选的，所述背部牵引装置还包括：牵引端无线通信模块，所述牵引端无线通信模块和所述主处理器连接；

所述左悬挂装置和所述右悬挂装置还均包括：悬挂端无线通信模块；所述悬挂端无线通信模块和所述协处理器连接。

可选的，所述背部牵引装置还包括：牵引端电源模块；

所述左悬挂装置和所述右悬挂装置还均包括：悬挂端电源模块和无线充电模块；

所述主处理器、所述惯性测量模块、所述电机驱动器、所述编码器、所述牵引端无线通信模块和所述无线充电模块均和所述牵引端电源模块连接；

所述协处理器、所述接近传感器、所述拉力传感器和所述无线充电模块均和所述悬挂端电源模块连接。