[发明专利]一种外骨骼搬运助力机器人

摘要

本发明公开了一种外骨骼搬运助力机器人，包括背部支架、中央控制器、外骨骼上肢部件与外骨骼下肢部件，中央控制器固定安装在背部支架的后侧；两个结构相同的下肢部件分别安装在背部支架的两侧,所述髋关节动力装置安装在腰部助力机器人的背部支架与外骨骼下肢连接处，肩关节动力装置安装在外骨骼肩部。所述髋关节动力装置与肩关节动力装置由传动装置、谐波减速器、盘式电机与角度传感器组成，角度传感器用以测量关节处的角度值，根据测得的角度值由中央控制装置制相应关节的运动。所述外骨骼下肢包括外骨骼大腿、外骨骼鞋及伸缩装置组成，起到对背部支架一定的支撑作用。所述外骨骼上肢包括外骨骼上臂、外骨骼下臂与肘关节自锁机构。

主权项

1.一种外骨骼搬运助力机器人，其特征在于，包括背部支架(1)、中央控制器(40)、肩关节动力装置、外骨骼髋关节、外骨骼髋关节动力装置、外骨骼上肢部件与外骨骼下肢部件；所述背部支架(1)上安装有中央控制器(40)；所述背部支架(1)上端两侧分别与肩关节动力装置连接；所述背部支架(1)下端与外骨骼髋关节中的U形腰部支架(47)固连，U形腰部支架(47)的两端均设置有输出卡盘凹槽(23)；所述输出卡盘凹槽(23)与外骨骼髋关节动力装置一端的髋关节连接轴(16)相连接；所述髋关节动力装置另一端的外骨骼大腿伸缩装置(19)与外骨骼下肢部件相连接；所述肩关节动力装置包括肩关节角度传感器(58)、肩关节电机外壳(60)、肩关节驱动电机(61)、肩关节谐波减速器(62)和肩关节动力装置电机外壳(63)；所述肩关节驱动电机(61)输出轴上安装有肩关节谐波减速器(62)，所述肩关节驱动电机(61)和肩关节谐波减速器(62)外侧分别安装有肩关节电机外壳(60)与肩关节动力装置电机外壳(63)，且肩关节电机外壳(60)与肩关节动力装置电机外壳(63)通过螺栓连接；所述肩关节驱动电机(61)上设置有肩关节角度传感器(58)，肩关节动力装置电机外壳(63)与肩部连接装置第二孔(57)连接，所述肩部连接装置第二孔(57)设置在肩部连接装置(55)上，所述肩部连接装置(55)通过其上的肩部连接装置第一孔(56)与背部支架(1)相连接；所述肩部连接装置(55)与外骨骼上肢部件中的外骨骼上臂(50)垂直固定设置在一起；所述肩关节角度传感器(58)测量肩关节运动的角度信号，并将信号传递给中央控制器(40)，中央控制器(40)根据检测到的信号控制肩关节电机(61)的转动；所述外骨骼上肢部件包括外骨骼上臂(50)、肘关节自锁机构(52)和外骨骼下臂(53)；所述外骨骼上臂(50)与外骨骼下臂(53)通过肘关节自锁机构(52)连接；所述外骨骼上臂(50)安装有上臂绑带(51)，外骨骼下臂(53)安装有下臂绑带(54)；所述外骨骼髋关节动力装置包括增量式编码器(3)、驱动电机(4)、谐波减速器外壳(5)、动力输出端卡盘(6)、轴承挡盘(7)、动力装置第一外壳(8)、电机外壳(9)、谐波减速器(10)、动力输入端卡盘(11)、输出端卡盘轴承(12)、动力输出片(13)与绝对式编码器(14)；所述电机外壳(9)内安装有驱动电机(4)；所述驱动电机(4)输入端与增量式编码器(3)连接，且增压式编码器(3)置于电机外壳(9)的外侧；驱动电机(4)的输出端与谐波减速器(10)输入端相连接；所述谐波减速器(10)置于谐波减速器外壳(5)内；所述谐波减速器(10)与动力输入端卡盘(11)通过螺栓相连接；所述谐波减速器外壳(5)与动力装置第一外壳(8)上对应位置处开设有谐波减速器外壳孔(44)与动力装置第一外壳孔(45)；所述谐波减速器外壳(5)与动力装置第一外壳(8)通过谐波减速器外壳孔(44)与动力装置第一外壳孔(45)通过螺栓固连；所述动力输入端卡盘(11)与输出端卡盘轴承(12)依次安装在动力装置第一外壳(8)内；所述动力输入端卡盘(11)一侧设置有凸起轴，凸起轴安装在输出端卡盘轴承(12)上，所述输出端卡盘轴承(12)安装在动力输出端卡盘(6)内；所述输出端卡盘轴承(12)右侧设置有动力输出片(13)；所述动力输出片(13)通过螺栓与动力输出端卡盘(6)上开设的孔相连接；所述动力输出片(13)右侧面中心设置有动力输出片轴(43)；所述动力输出片轴(43)上安装有绝对式编码器(14)；所述绝对式编码器(14)右侧面中心处设置有髋关节连接轴(16)；所述外骨骼髋关节包括U形腰部支架(47)、背部支架减震器(46)、髋关节连接装置(17)、髋关节连接装置伸缩端(18)、外骨骼大腿伸缩装置(19)和支撑减震器(31)；所述U形腰部支架(47)两端均通过髋关节连接轴(16)与髋关节连接装置(17)转动连接；所述髋关节连接装置(17)下端固定设置有髋关节连接装置伸缩端(18)；所述髋关节连接装置伸缩端(18)与外骨骼大腿伸缩装置(19)螺栓连接；所述支撑减震器(31)一端与支撑减震器连接第一孔(20)销钉连接，另一端与支撑减震器连接第二孔(15)销钉连接，所述支撑减震器连接第一孔(20)设置在外骨骼大腿伸缩装置(19)上，支撑减震器连接第二孔(15)设置在U形腰部支架(47)上；当背部支架(1)转动时，支撑减震器(31)跟随背部支架(1)的转动而转动，背部支架(1)不转动时支撑减震器(31)对背部支架(1)起支撑的作用，并且由于支撑减震器(31)外部为弹簧，在背部支架(1)转动的过程中，起到缓冲作用；背部支架(1)与U形腰部支架(47)通过腰部支架连接装置(48)转动连接，所述腰部支架连接装置(48)固定设置在U形腰部支架(47)上；背部支架减震器(46)固定安装在背部支架(1)与腰部支架(47)之间，对背部支架(1)有支撑与减震缓冲的作用；所述外骨骼大腿伸缩装置(19)下端安装有外骨骼下肢部件中的外骨骼大腿(22)；所述外骨骼下肢部件包括外骨骼腿与外骨骼鞋装置；所述外骨骼腿包括大腿伸缩固定器(21)、外骨骼大腿(22)、膝关节轴承支架(24)、膝关节伸缩装置(25)、小腿伸缩固定器(26)、外骨骼小腿(27)；所述外骨骼大腿(22)一端中空，且该中空处开设有槽，所述外骨骼伸缩装置(19)的末端置于外骨骼大腿(22)内部并通过大腿伸缩固定器(21)固定；所述大腿伸缩固定器(21)置于外骨骼大腿(22)的外侧；所述外骨骼大腿(22)另一端端末设置有外骨骼大腿连接装置(42)，所述外骨骼大腿连接装置(42)两侧均安装有膝关节轴承(30)；所述膝关节轴承(30)外圈安装在膝关节轴承支架(24)上；所述膝关节轴承支架(24)上开设有孔，该孔通过销钉与膝关节伸缩装置(25)一端连接；所述膝关节伸缩装置(25)另一端置于外骨骼小腿(27)内；所述外骨骼小腿(27)一端中空，且该中空处开设有槽，所述膝关节伸缩装置(25)的末端置于外骨骼小腿(27)内部并通过小腿伸缩固定器(26)固定；所述小腿伸缩固定器(26)置于外骨骼小腿(27)的外侧；所述外骨骼小腿(27)另一端设置有外骨骼小腿连接杆(28)；所述外骨骼小腿连接杆(28)上开设有连接杆孔(29)；所述外骨骼小腿连接杆(28)可以在踝关节第二连接装置(33‑2)上下移动；所述踝关节第二连接装置(33‑2)安装在小腿连接板(32)上；所述小腿连接板(32)为L形，所述小腿连接板(32)上还安装有踝关节第一连接装置(33‑1)；所述踝关节第一连接装置(33‑1)内安装有踝关节伸缩装置(34)；所述踝关节伸缩装置(34)与外骨骼鞋装置相连接；所述中央控制器(40)包括角度信号分析模块(40‑1)和角度控制单元(40‑2)；所述角度信号分析模块(40‑1)一端与肩关节角度传感器(58)、增量式编码器(3)与绝对式编码器(14)相连接，角度信号分析模块(40‑1)另一端与角度控制单元(40‑2)相连接，角度控制单元(40‑2)控制驱动电机的转动。