一种上肢外骨骼助力机器人

1.本实用新型涉及外骨骼机器人技术领域，特别是涉及一种上肢外骨骼助力机器人。


背景技术：

2.外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术，外骨骼机器人是指套在人体外面的机器人，也称可穿戴的机器人，人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，人类使用的外骨骼助力机器人，可用在三大方面，即军事、民用、医疗。现实生活当中经常有需要抬起重物的情况，而在这些情形下，传统的起重装置有时难以充分的发挥作用，上肢外骨骼机器人的引入很好地解决了这一问题。上肢外骨骼机器人是一种能够穿戴在操作者身上的并与其上肢相连接、能够根据操作者的意图进行活动和做功的机械装置，能够充分适应多种非结构化的环境，具有较高的灵活性，可以完成一些复杂的装卸、搬运工作。传统的上肢助力外骨骼机器人通常不具备调节尺寸的功能，当不同人群使用同一机器时可能导致尺寸不合适，降低了使用者的舒适程度和使用效率，因此亟需一种可以调节的上肢外骨骼机器人以解决上述问题。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种上肢外骨骼助力机器人，以解决上述现有技术存在的问题，可以针对不同人群的肩宽，臂长等进行调节，适用人群广泛，提高了使用者的舒适度，从而提高了使用效率。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：本实用新型提供一种上肢外骨骼助力机器人，包括背板，所述背板顶部设置有两肩关节运动机构，两所述肩关节运动机构的顶端位于同一水平面，所述肩关节运动机构底端依次设置有大臂运动机构、肘部驱动件、小臂运动机构、手持机构；所述大臂运动机构、所述小臂运动机构上均设置有伸缩部，所述大臂运动机构、所述小臂运动机构均通过所述伸缩部与所述肘部驱动件固定连接，所述肩关节运动机构上设置有连接件，所述肩关节运动机构通过所述连接件与所述背板滑动连接。
5.优选的，所述连接件包括转动连接在所述背板上的转动轴，所述转动轴上固定连接有齿轮，两所述肩关节运动机构上分别固定连接有第一齿板和第二齿板，所述第一齿板、所述第二齿板平行设置，且均与所述背板滑动连接，所述第一齿板、所述第二齿板均与所述齿轮啮合，所述转动轴远离所述背板的一端固定连接有旋钮。
6.优选的，所述大臂运动机构底端固定连接有底板，所述伸缩部包括固定连接在所述底板底端两侧的第一支撑板，所述第一支撑板上套设有滑动支撑板，两所述滑动支撑板之间固定连接有第二支撑板，所述第二支撑板上开设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接有螺纹杆，所述底板顶端设置有电机，所述螺纹杆顶端贯穿所述底板与所述电机的输出轴固定连接，所述滑动支撑板底端转动连接有连接轴，所述连接轴上固定连接有转动辊，所述螺
纹杆底端与所述转动辊间隙配合，所述转动辊与所述肘部驱动件固定连接。
7.优选的，所述肘部驱动件上固定连接有第一连接杆和第二连接杆，所述第一连接杆与所述第二连接杆之间的夹角为30
°‑
20
°
，所述大臂运动机构上的所述转动辊通过所述第一连接杆与所述肘部驱动件固定连接，所述第二连接杆远离肘部驱动件的一端转动连接有圆形管，所述小臂运动机构上的所述转动辊通过所述圆形管与所述第二连接杆转动配合。
8.优选的，所述滑动支撑板内开设有竖向滑槽，所述第一支撑板外侧固定连接有滑块，所述竖向滑槽与所述滑块相适配。
9.优选的，所述大臂运动机构、所述小臂运动机构上均设置有臂撑。
10.优选的，所述背板上开设有若干透气孔。
11.优选的，所述背板远离所述转动轴的一侧固定连接有绑带。
12.本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的一种上肢外骨骼助力机器人，通过设置连接件调整肩关节运动机构的距离使机器适用不同人群的肩宽尺寸，通过设置伸缩部调整大臂运动机构和小臂运动机构的长度，适用不同使用者的手臂长度，提高了使用者的舒适度，进一步提高了机器的使用效率。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型上肢外骨骼助力机器人结构示意图；
15.图2为本实用新型连接件结构示意图；
16.图3为本实用新型伸缩部结构示意图；
17.图4为本实用新型螺纹孔顶面结构示意图；
18.图5为本实用新型竖向滑槽和滑块顶面结构示意图；
19.其中，1-背板；2-肩关节运动机构；3-大臂运动机构；4-肘部驱动件；5-小臂运动机构；6-手持机构；7-转动轴；8-齿轮；9-第一齿板；10-第二齿板；11-底板；12-第一支撑板；13-滑动支撑板；14-第二支撑板；15-螺纹孔；16-螺纹杆；17-电机；18-连接轴；19-转动辊；20-竖向滑槽；21-滑块；22-臂撑；23-第一连接杆；24-第二连接杆；25-圆形管；26-透气孔；27-绑带。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
22.本实用新型提供一种上肢外骨骼助力机器人，包括背板1，背板1顶部设置有两肩关节运动机构2，两肩关节运动机构2的顶端位于同一水平面，肩关节运动机构2由球形轴承带动，保证肩关节运动结构2的转动范围，肩关节运动机构2底端依次设置有大臂运动机构3、肘部驱动件4、小臂运动机构5、手持机构6；大臂运动机构3、小臂运动机构5上均设置有伸缩部，大臂运动机构3、小臂运动机构5均通过伸缩部与肘部驱动件4固定连接，肩关节运动机构2上设置有连接件，肩关节运动机构2通过连接件与背板1滑动连接。
23.进一步优化方案，为了实现对两肩关节运动机构2的距离调节，使装置适用不同人群的肩宽尺寸，提高适用者的舒适度，连接件包括转动连接在背板1上的转动轴7，转动轴7上固定连接有齿轮8，两肩关节运动机构2上分别固定连接有第一齿板9和第二齿板10，第一齿板9、第二齿板10平行设置，且均与背板1滑动连接，第一齿板9、第二齿板10均与齿轮8啮合，转动轴7远离背板1的一端固定连接有旋钮。
24.进一步优化方案，为了实现本装置适用各种人群的臂长尺寸，进一步提高适用者的舒适度，大臂运动机构3底端固定连接有底板11，伸缩部包括固定连接在底板11底端两侧的第一支撑板12，第一支撑板12上套设有滑动支撑板13，两滑动支撑板13之间固定连接有第二支撑板14，第二支撑板14上开设有螺纹孔15，螺纹孔15内螺纹连接有螺纹杆16，底板11顶端设置有电机17，螺纹杆16顶端贯穿底板11与电机17的输出轴固定连接，滑动支撑板13底端转动连接有连接轴18，连接轴18上固定连接有转动辊19，螺纹杆16底端与转动辊19间隙配合，避免上下调节时螺纹杆16与转动辊19接触造成装置损坏，转动辊19与肘部驱动件4固定连接。
25.进一步优化方案，为了实现大臂运动机构3、小臂运动机构5和肘部驱动件4的连接，肘部驱动件4上固定连接有第一连接杆23和第二连接杆24，同时为了保证使用时装置的稳定运行，第一连接杆23与第二连接杆24之间的夹角为30
°‑
120
°
，通过第一连接杆23与第二连接杆24的相对转动改变夹角大小实现大臂运动机构3与小臂运动机构5的配合，大臂运动机构3上的转动辊19通过第一连接杆23与肘部驱动件4固定连接，第二连接杆24远离肘部驱动件4的一端转动连接有圆形管25，小臂运动机构5上的转动辊19通过圆形管25与第二连接杆24转动配合，圆形管25保证了小臂运动机构5实现转动功能，更好的适用人类的手臂结构。
26.进一步优化方案，为了进一步提高伸缩部的稳定性，同时对滑动支撑板13滑动时起到一定的限位作用，避免脱落，滑动支撑板13内开设有竖向滑槽20，第一支撑板12外侧固定连接有滑块21，竖向滑槽20与滑块21相适配。
27.进一步优化方案，为了保证使用者与装置的连接稳定，大臂运动机构3、小臂运动机构5上均设置有臂撑22，小臂运动机构5上的臂撑22还可以满足使用者带动小臂运动机构5完成转动操作。
28.进一步优化方案，为了进一步提高适用者的舒适度，背板1上开设有若干透气孔26，保证了使用者穿戴适用机器时的透气性良好。
29.进一步优化方案，为了方便使用者的穿戴，背板1远离转动轴7的一侧固定连接有绑带27，绑带27为三根对应设置的安全绑带。
30.本实用新型提供一种上肢外骨骼助力机器人，在使用时，通过绑带27将外骨骼机器人穿戴至使用者身上，根据不使用者的肩宽尺寸，通过转动旋钮带动转动轴7转动，转动
轴7转动带动齿轮8转动，齿轮8转动带动啮合的第一齿板9和第二齿板10做相对横向运动从而带动两肩关节运动机构相对横向位移，使其适应使用者的肩宽尺寸，通过电机17带动螺纹杆16转动，螺纹杆16与螺纹孔15螺纹配合从而带动第二支撑板14上下移动，第二支撑板14与两滑动支撑板13固定连接，从而带动滑动支撑板13在第一支撑板12上竖向滑动，滑动支撑板13上下滑动使其整体结构适应使用者的手臂尺寸，调节完成后将臂撑22与使用者的手臂连接，使用者完成外骨骼助力机器人的穿戴并使用外骨骼助力机器人完成工作。
31.本实用新型提供的一种上肢外骨骼助力机器人，通过设置连接件调整肩关节运动机构2的距离使机器适用不同人群的肩宽尺寸，通过设置伸缩部调整大臂运动机构3和小臂运动机构5的长度，适用不同使用者的手臂长度，提高了使用者的舒适度，进一步提高了机器的使用效率。
32.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。