[实用新型]一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人

权利要求书

1.一种人机肩部旋转中心线共线的上肢外骨骼机器人，其特征在于，包括背架机构(10)和对称设置在背架机构(10)两侧的两组上肢机构，所述上肢机构包括肘部前屈/后伸机构(3)、肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)、肩部旋内/旋外机构(7)以及绑带机构；

所述肩部旋内/旋外机构(7)分别与肩部前屈/后伸机构(6)、肩部外摆/内收机构(8)连接，构成双摇杆机构使得外骨骼机器人肩部三个自由度的旋转中心线交于人体肩关节转动中心，各自由度的旋转中心线与人体肩部运动的各旋转中心线共线。

2.根据权利要求1所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述肩部旋内/旋外机构(7)依次包括前端部连杆(7-1)、第一中间连杆(7-2)、第二中间连杆(7-3)以及后端部连杆(7-4)，各连杆之间通过铰链相连；

所述前端部连杆(7-1)与肩部外摆/内收机构(8)铰接，所述后端部连杆(7-4)设计为U字形，U字形内部开口角度为0—180°，后端部连杆(7-4)与肩部前屈/后伸机构(6)铰接。

3.根据权利要求2所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肘部前屈/后伸机构(3)包括第一电机、第一减速器、第一联轴器、大臂下杆、第一深沟球轴承、第二深沟球轴承、第一转动轴、小臂上杆以及第一轴承端盖；

所述的大臂下杆下端设计为U字型，第一深沟球轴承和第二深沟球轴承位于U字形两侧圆孔内，其U字形开口形状使得小臂上杆旋转角度为0—120°，第一电机和第一减速器相连并固连在大臂下杆外侧，第一减速器输出轴通过第一联轴器与第一转动轴相连，第一转动轴通过花键与小臂上杆进行连接。

4.根据权利要求3所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肩部前屈/后伸机构(6)包括第二电机、第二减速器、第三深沟球轴承、第四深沟球轴承、第二转动轴、大臂上杆以及第二轴承端盖；

所述大臂上杆通过深沟球轴承和转动轴与肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)相连接，后端部连杆(7-4)的U字型内部开口角度使得大臂上杆的活动角度为0-180°，第三深沟球轴承和第四深沟球轴承位于肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)U字形两侧圆孔内，第二电机和第二减速器相连并固连在肩部旋内/旋外机构后端部连杆(7-4)外侧，第二减速器输出轴通过第二联轴器与第二转动轴相连，第二转动轴通过花键与大臂上杆进行连接。

5.根据权利要求4所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，肩部外摆/内收机构(8)通过套索(9)与固定在背架机构(10)上的电机(11)相连接，驱动力矩通过套索传递，肩部外摆/内收机构(8)为被动自由度；肩部前屈/后伸机构(6)、肘部前屈/后伸机构(3)采用驱动减速电机系统直接驱动。

6.根据权利要求5所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，所述的肩部外摆/内收机构(8)包括第三电机、第三减速器、主动带轮、第一套索固定架、肩部固定杆(8-1)、第二套索固定架(8-2)、鲍登线(8-3)、从动带轮(8-4)、从动带轮固定盖(8-5)、第五深沟球轴承(8-6)、限位柱销(8-7)、第三转动轴(8-8)、第六深沟球轴承(8-9)以及第三轴承端盖(8-10)；

所述肩部固定杆(8-1)端部设计为U字形，通过深沟球轴承和转动轴与肩部旋内/旋外前端部连杆(7-1)相连接，第五深沟球轴承(8-6)和第六深沟球轴承(8-9)位于U字形两侧圆孔内，限位柱销(8-7)一端固定在肩部固定杆(8-1)上的孔内，一端与从动带轮(8-4)上的弧形槽相配合，弧形槽角度为120°，保证肩部外摆/内收角度为0—120°，从动带轮(8-4)通过花键和从动带轮固定盖(8-5)与第三转动轴(8-8)相连。

7.根据权利要求6所述的上肢外骨骼机器人，其特征在于，还包括大臂绑带机构(4)和小臂绑带机构(1)；

所述大臂绑带机构(4)包括大臂绑带(4-1)、惯性测量单元(4-2)、大臂绑带滑块(4-3)；大臂绑带滑块(4-3)在大臂下杆的滑槽内滑动，并通过螺钉进行固连。