一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构的制作方法

本实用新型涉及无人机智能化控制技术领域，尤其涉及一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构的设计。

背景技术：

随着无人机在诸多领域的广泛应用，将可穿戴设备、触觉感知和无人机飞行控制等研究融合、提出了无人机智能化控制领域的新型无人机遥操作控制。

当前无人机遥操作控制，主要采用手持式操作盘,过度依赖视觉实现无人机安全控制问题。本实用新型提出无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构设计。开展触觉感知式外骨骼无人机遥操作控制系统的研究，不仅可以减少操控者上肢疲劳感、还可以通过触觉感知，减轻无人机遥操控者为安全操作的过度视觉依赖等具有较强的现实意义。

当前操控无人机主要通过手持遥控装置，操控者既要关注无人机视频图像反馈，又要调整无人机飞行姿态，该操作方式对操控者的手、眼长时间过度使用，增添了无人机遥操控者劳动强度。因此开展无人机智能化操控方式的研究可为拓展无人机的应用领域提供技术支撑。

因此，现有技术需要进一步改进和完善。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种操控容易、操作简单的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：

一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构，该系统结构主要包括背部容器、以及依次连接的肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手握操控部分；所述背部容器包括电池组、以及与电池组电连接的控制器。

具体的，所述肩关节包括护肩、肩部轴承座、肩关节连接轴和万向节组件。所述护肩搭扣在肩膀上，所述肩部轴承座通过螺栓与护肩固定连接，使肩部轴承座的下表面与护肩塑料板贴合。所述肩关节连接轴的一端通过轴承孔套接于肩部轴承座上，另一端与万向节组件连接。

具体的，所述上臂包括上臂连接件和可调滑轨装置，所述可调滑轨装置采用钢珠滚动接触。所述可调滑轨装置一端通过上臂连接件与万向节组件连接，另一端与肘关节连接。

具体的，所述肘关节包括肘关节电机、肘关节电机机座、肘关节编码器、电机联轴器、肘部连接件、应变片和肘关节连接伞齿轮。所述肘关节连接伞齿轮设为两个，相互垂直设置并互相啮合传动，分别为竖直连接伞齿轮和水平连接伞齿轮。所述肘关节电机机座与可调滑轨装置固定连接。所述肘关节电机朝下安装在肘关节电机机座上，并与控制器电连接，其输出端通过电机联轴器与竖直连接伞齿轮连接。所述应变片分别设置在电机联轴器的两侧，并与控制器电连接。所述肘关节编码器安装在电机联轴器上，并与控制器电连接。所述水平连接伞齿轮通过肘部连接件与前臂连接。

具体的，所述前臂包括可伸缩的调节件、前臂电机、前臂电机机座、前臂编码器、齿轮、正齿轮、滚动轴承和前臂挡板。所述调节件包括固定调节块和伸缩调节块，所述固定调节块的一端与肘部连接件固定连接，另一端嵌入伸缩调节块内，与伸缩调节块滑动连接。所述前臂电机机座安装在伸缩调节块上，所述前臂电机安装在前臂电机安装座上，并与控制器电连接，其输出端与齿轮连接。所述前臂编码器设置在前臂电机的输出端上，并与控制器电连接；所述正齿轮安装在滚动轴承的外圈上，位于齿轮下方并与齿轮啮合。所述滚动轴承的内圈固定在伸缩调节块上。所述前臂挡板的一端固定在滚动轴承的外圈上，另一端向前延伸并与腕关节连接。

具体的，所述腕关节包括腕部连接件、底部轴承座、手部承托板和手握。所述腕部连接件的一端安装在前臂挡板上，另一端与底部轴承座可转动连接。所述手部托板设置在底部轴承座上，与底部轴承座孔轴连接。所述手握垂直固定在手部承托板上。

进一步的，为了提高肘关节与前臂之间的连接强度，提高整体刚性，本实用新型所述肘部连接件还设有加强筋。所述加强筋采用直角三角形结构设计。

进一步的，为了提高上臂伸缩时的流畅程度，获得更好的用户体验，本实用新型所述可调滑轨装置包括滑轨固定座和伸缩滑轨。所述滑轨固定座与肘关节电机机座固定连接。所述伸缩滑轨的一端嵌入滑轨固定座内，与滑轨固定座滚动连接，另一端向上延伸并与上臂连接件连接。

本实用新型还公开了一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构设计的控制流程，具体包括以下几个步骤：

步骤一：单片机控制电机进行转动，进而带动肘关节和腕关节转动，从而获得压力电信号的变化，通过整理后代入算法，获得上肢运动方向和当前速度值，单片机驱动电机快速动作，从而统一了上肢运动与外骨骼运动。

步骤二：对上肢和外骨骼运动情况与无人机飞行姿态控制进行定义。编码器安装在外骨骼肘部和腕部位置，而单片机通过采集编码器的电脉冲数据进行分析，最后得出对应无人机的飞行命令并将该命令传输给远端的无人机。

步骤三：通过调节输入舵机的信号，控制舵机输出转速的变化，从而随时调整关节的转动速度。该外骨骼远程操控无人机系统通过双臂运动、肘关节转动来控制远端无人机的飞行姿态，根据前后输入位移和角度的不同，会使得编码器输出脉冲相位差和脉冲数量都不同，以此来改变关节处的转动速度。

步骤四：设定远端无人机起飞的最小动力。当压力超过该值时，无人机缓慢起飞；压力在一定范围内波动或骤降时，无人机保持当前飞行姿态；当压力低于无人机起飞压力并开始缓慢减小时，远端无人机开始缓慢降落；如此往复运动，构成闭环控制系统。

其中，步骤一中为了实现上肢运动和外骨骼运动的统一，可以根据上肢运动的差异来产生不同压力，从而反作用于外骨骼来操控远端无人机。获取的信号经整理、计算后，得到上肢外骨骼运动方向和速度值，经多次试验和调整，从而实现上肢运动和外骨骼运动的统一。

步骤二中控制远端无人机飞行的姿态，需要利用编码器通过轴和电机连接，编码器安装在外骨骼的节点位置(在力构成和运动复杂的节点处，通过仿真模拟、调节寻找最佳的安装位置)；获取信号经处理后，过滤掉无用的信号，通过输出相应脉冲来产生不同指令；另一方面，单片机采集该脉冲，分析计算得到相应无人机飞行指令，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止、或飞行姿态的控制。

步骤三中操控远端无人机，需要明确无人机的飞行方向。本外骨骼设计通过上肢运动来操控远端无人机飞行姿态，通过上肢转动来控制远端无人机拐弯，实现上肢运动和远端无人机飞行姿态的统一对应。通过改变施加在上肢力的大小和方向，使编码器终端输出的脉冲相位差和脉冲数量不同，以此来改变远端无人机在飞行过程中飞行角度和飞行速度的变化。当压力达到一定范围后，便会控制远端无人机去改变飞行姿态(细微的力不会引起变化)，使得它可以保持稳定的飞行姿态。

步骤四中对于远端无人机的启动、飞行姿态的保持和降落，需要对上肢驱动力设定范围及大小，明确无人机启动、保持和降落时，上肢所需力的大小。设定最佳的上肢驱动力(避免上肢的突然抖动引起无人机意外起飞的现象发生)，使得远端无人机能够缓慢起飞；该力在一定范围内变化或者突然消失时，远端无人机依然会保持该飞行姿态，从而减轻无人机操控者的操控强度，缓解操控者的操控压力；该力低于无人机启动时的力并开始缓慢减小时，远端无人机接收命令开始缓慢降落，从而实现无人机启动到降落的全过程。在触觉感知式可穿戴上肢外骨骼无人机遥操作控制系统的设计中，应优先保证平稳的飞行姿态，当上肢运动时，按压产生的相应信号会实时传输给远端无人机，从而实现无人机的启动、停止，飞行姿态控制。

本实用新型的工作过程和原理是：本实用新型通过对上肢运动情况与无人机飞行及姿态控制进行定义，并将信号整理，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止，飞行姿态控制。在触觉感知结构设计方面，采用电机运动辅助方式，建立无人机安全飞行等级(无人机与障碍物之间的距离)与电机输出上肢运动辅助力关系，从而使无人机遥操控者通过感知上肢运动辅助力的强弱，感知获取无人机飞行的安全等级，实现触觉感知式无人机飞行控制，从而减轻无人机遥操控飞行控制对视觉的过度依赖。本实用新型还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

与现有技术相比，本实用新型还具有以下优点：

(1)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构利用上肢外骨骼去控制远端无人机的飞行，降低操控者劳动强度，减轻无人机遥操控者为安全操作的过度视觉依赖。

(2)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构可应用于农业航空领域，将植保无人机和上肢外骨骼结合，利用上肢运动来操控植保飞机进行喷雾等作业，具有效率高，运载平稳等特点。

(3)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构在每个自由度运动时都有两个电机承担，分担电机的负担，且电机之间采用并联设置，从而减小电机的体积，增加了该装置的便利性和紧凑性。同时为其提供稳定的动力来源，有效的避免了无人机突然启动带来的损失，灵活而又精确的为无人机飞行提供安全保障。

(4)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构引入触感到无人机飞行之中，突破以往采用视觉感知来操控无人机的局限。采用触感设计，建立无人机安全飞行等级与电机输出上肢运动辅助力关系，从而使无人机遥操控者通过感知上肢运动辅助力的强弱，感知获取无人机飞行的安全等级，实现触觉感知式无人机飞行控制。

(5)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构同时也可作为一种可穿戴式康复装置使用，尤其针对一些由于意外伤害导致上肢运动功能受损甚至丧失的用户，操控无人机的同时还可达到恢复上肢运动功能的作用，具有较强的现实意义。

(6)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构由于肘关节和腕关节均为独立部件，每个部件均采用并联驱动的方式，且肘部采用锥齿轮传动，腕部采用齿轮传动，增加了运动的准确性和运动范围，运动精度相比于现有技术提高了一倍以上。

(7)本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构是一套结构简单、功能完备、易于维护和使用的上肢外骨骼操作控制系统，它具有响应速度快、驱动能力强、功耗低等特点，具有较强的推广性和实用性。

附图说明

图1是本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构的立体图。

图2是本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构的结构示意图。

图3是本实用新型所提供的肩关节的立体图。

图4是本实用新型所提供的上臂的立体图。

图5是本实用新型所提供的肘关节的立体图。

图6是本实用新型所提供的肘关节的结构示意图。

图7是本实用新型所提供的前臂的立体图。

图8是本实用新型所提供的前臂的结构示意图一。

图9是本实用新型所提供的前臂的结构示意图二。

图10是本实用新型所提供的手握的立体图。

图11是本实用新型所提供的手握的结构示意图。

图12是本实用新型所提供的无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构的控制流程图。

上述附图中的标号说明：

1-手握，2-手部承托板，3-底部轴承座，4-腕部连接件，5-前臂挡板，6-滚动轴承，7-正齿轮，8-齿轮，9-前臂编码器，10-前臂电机机座，11-前臂电机，12-调节件，13-肘关节连接伞齿轮，14-应变片，15-肘部连接件，16-电机联轴器，17-肘关节编码器，18-肘关节电机机座，19-肘关节电机，20-可调滑轨装置，21-上臂连接件，22-万向节组件，23-肩部小轴承，24-肩关节连接轴，25-肩部轴承座。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1：

如图1至图12所示，本实施例公开了一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构，该系统结构主要包括背部容器、以及依次连接的肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手握1操控部分；所述背部容器包括电池组、以及与电池组电连接的控制器。

具体的，所述肩关节包括护肩、肩部轴承座25、肩关节连接轴24和万向节组件22。所述护肩搭扣在肩膀上，所述肩部轴承座25通过螺栓与护肩固定连接，使肩部轴承座25的下表面与护肩塑料板贴合。所述肩关节连接轴24的一端通过轴承孔套接于肩部轴承座25上，另一端与万向节组件22连接。

具体的，所述上臂包括上臂连接件21和可调滑轨装置20，所述可调滑轨装置20采用钢珠滚动接触。所述可调滑轨装置20一端通过上臂连接件21与万向节组件22连接，另一端与肘关节连接。

具体的，所述肘关节包括肘关节电机19、肘关节电机机座18、肘关节编码器17、电机联轴器16、肘部连接件15、应变片14和肘关节连接伞齿轮13。所述肘关节连接伞齿轮13设为两个，相互垂直设置并互相啮合传动，分别为竖直连接伞齿轮和水平连接伞齿轮。所述肘关节电机机座18与可调滑轨装置20固定连接。所述肘关节电机19朝下安装在肘关节电机机座18上，并与控制器电连接，其输出端通过电机联轴器16与竖直连接伞齿轮连接。所述应变片14分别设置在电机联轴器16的两侧，并与控制器电连接。所述肘关节编码器17安装在电机联轴器16上，并与控制器电连接。所述水平连接伞齿轮通过肘部连接件15与前臂连接。

具体的，所述前臂包括可伸缩的调节件12、前臂电机11、前臂电机机座10、前臂编码器9、齿轮8、正齿轮7、滚动轴承6和前臂挡板5。所述调节件12包括固定调节块和伸缩调节块，所述固定调节块的一端与肘部连接件15固定连接，另一端嵌入伸缩调节块内，与伸缩调节块滑动连接。所述前臂电机机座10安装在伸缩调节块上，所述前臂电机安装在前臂电机安装座上，并与控制器电连接，其输出端与齿轮8连接。所述前臂编码器9设置在前臂电机11的输出端上，并与控制器电连接；所述正齿轮7安装在滚动轴承6的外圈上，位于齿轮8下方并与齿轮8啮合。所述滚动轴承6的内圈固定在伸缩调节块上。所述前臂挡板5的一端固定在滚动轴承6的外圈上，另一端向前延伸并与腕关节连接。

具体的，所述腕关节包括腕部连接件4、底部轴承座3、手部承托板2和手握1。所述腕部连接件4的一端安装在前臂挡板5上，另一端与底部轴承座3可转动连接。所述手部托板设置在底部轴承座3上，与底部轴承座3孔轴连接。所述手握1垂直固定在手部承托板2上。

进一步的，为了提高肘关节与前臂之间的连接强度，提高整体刚性，本实用新型所述肘部连接件15还设有加强筋。所述加强筋采用直角三角形结构设计。

进一步的，为了提高上臂伸缩时的流畅程度，获得更好的用户体验，本实用新型所述可调滑轨装置20包括滑轨固定座和伸缩滑轨。所述滑轨固定座与肘关节电机机座18固定连接。所述伸缩滑轨的一端嵌入滑轨固定座内，与滑轨固定座滚动连接，另一端向上延伸并与上臂连接件21连接。

本实用新型还公开了一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构设计的控制流程，具体包括以下几个步骤：

步骤一：单片机控制电机进行转动，进而带动肘关节和腕关节的转动，从而获得压力电信号变化，整理后代入算法，得出上肢运动方向和速度，驱动电机快速动作，实现上肢运动与外骨骼运动的统一。

步骤二：对上肢外骨骼运动情况与无人机飞行姿态控制进行定义。编码器安装在外骨骼肘部和腕部，单片机采集编码器电脉冲进行分析得出对应无人机的飞行命令，传输给远端无人机。

步骤三：通过调节输入舵机的信号，控制舵机输出转速的变化，调整关节转动速度。该外骨骼远程操控无人机系统，通过双臂运动、肘关节转动来控制从端无人机的飞行姿态，前后输入位移和角度的不同，使得编码器输出脉冲相位差和脉冲数量不同，以此来改变关节处的转动速度。

步骤四：设定远端无人机起飞的最小动力。当压力超过该值时，无人机缓慢起飞；压力在一定范围内或骤降时，无人机保持飞行姿态；当压力低于无人机起飞压力并开始缓慢减小时，远端无人机开始缓慢降落；如此往复运动，构成闭环回路系统。

其中，步骤一中实现上肢运动和外骨骼运动的统一，根据上肢运动的差异性产生不同压力，反作用于外骨骼来操控远端无人机。信号经整理、计算后，得到上肢外骨骼运动方向和速度，经多次试验和调整，实现上肢运动和外骨骼运动的统一。

步骤二中控制远端无人机飞行姿态，编码器通过轴和电机连接，编码器安装在外骨骼的节点位置。在力构成和运动复杂的节点处，通过仿真模拟、调节寻找最佳的安装位置；经处理后，过滤掉无用的信号，通过输出相应脉冲来产生不同指令；单片机采集该脉冲，分析计算得到相应无人机飞行指令，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止，飞行姿态控制。

步骤三中操控远端无人机，需对无人机飞行方向明确。本外骨骼设计通过上肢运动来操控远端无人机飞行姿态，通过上肢转动控制远端无人机拐弯，实现上肢运动和远端无人机飞行的对应。通过改变施加在上肢力的大小和方向，编码器终端输出的脉冲相位差和脉冲数量不同，以此来改变远端无人机在飞行过程中飞行角度和飞行速度的变化。压力达到一定范围后，远端无人机飞行姿态发生改变(细微的力不会引起变化)，此方案使得它可以保持稳定的飞行姿态。

步骤四中对于远端无人机的启动、保持和降落，需要对上肢驱动力设定范围及大小，明确无人机启动、保持和降落时，上肢所需力的大小。设定最佳的上肢驱动力(避免上肢一动，无人机就会起飞的现象)，使得远端无人机缓慢起飞；该力在一定范围内变化或者突然消失时，远端无人机保持该飞行姿态，缓解无人机操控者劳动强度；该力低于无人机启动时的力并开始缓慢减小时，远端无人机接收命令开始缓慢降落；实现无人机启动到降落的全过程。在触觉感知式可穿戴上肢外骨骼无人机遥操作控制系统的设计中，优先保证平稳的飞行姿态，保证上肢运动时，按压产生的相应信号传输给远端无人机，实现无人机的启动、停止，飞行姿态控制。

本实用新型的工作过程和原理是：本实用新型通过对上肢运动情况与无人机飞行及姿态控制进行定义，并将信号整理，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止，飞行姿态控制。在触觉感知结构设计方面，采用电机运动辅助方式，建立无人机安全飞行等级(无人机与障碍物之间的距离)与电机输出上肢运动辅助力关系，从而使无人机遥操控者通过感知上肢运动辅助力的强弱，感知获取无人机飞行的安全等级，实现触觉感知式无人机飞行控制，从而减轻无人机遥操控飞行控制对视觉的过度依赖。本实用新型还具有结构简单、操作方便、容易实施的优点。

实施例2：

结合图1至图12所示，本实施例公开了一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构设计，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手握部分。肩关节、肘关节和腕关节依次设置，肘关节上的肘连接件与肩关节上的肩连接轴上下设置，腕关节上的腕连接件与肘关节上的肘连接件前后设置。

所述肩关节包括肩部轴承座25、肩关节根部和底部装有加强筋，可抵抗弯曲变形。轴承座25上装有小轴承23，间隔一连接轴24、肩部小轴承23、万向节组件22和背后容器。肩关节连接轴24一端通过轴承孔套于肩部轴承座25，一端和万向节组件22连接，肩部轴承座25与护肩采用螺栓连接，轴承座25下表面贴合护肩塑料板，本设计简化为拱桥上表面。它主要承受外骨骼重量，因此，将四个轴承座25串联，提供更多支撑点，轴承座25间的距离，利于轴承安装；底部连接板上表面为平面，利于螺母拧紧。肩部万向节作为自由度最高的机构，为避免结构干扰，减少摩擦，加入轴承。背后容器安装于操控者背部，配备有锂电池、开发板等原件，满足设计的硬件需求。

所述上臂包括上臂连接件21和可调滑轨装置20，为减少摩擦，可调滑轨装置20采用钢珠滚动接触。可调滑轨装置20一端连接万向节，一端与肘部连接件15连接，它充当上臂机构主体，满足可伸缩性要求，且容易购得，性价比高。

所述肘关节包括电机19、电机机座18、编码器17、电机联轴器16、肘部连接件15、应变片14和肘关节连接伞齿轮13。肘部机构为一铰链，一端通过滑轨装置20与上臂连接，一端通过肘部连接件15与前臂连接，上面装有加强筋，使肘关节运转平稳。滑轨装置20与电机机座18连接，电机19安装于机座18，编码器17通过轴和电机19连接，电机通过齿轮13与肘关节连接。结构设计方面，采用电机运动辅助方式，建立无人机安全飞行等级(无人机与障碍物之间的距离)与电机输出上肢运动辅助力关系，减轻无人机操控者劳动强度。电机输出轴套有一轴，轴两旁各有两个卡槽，用于安装应变片模块，应变片14粘贴于轴的头部，驱动器每秒读取轴位置信息达到一定数量，驱动器便可以实时补偿电机转角偏差，保证精度。与电机19同轴的编码器17输出相应脉冲，不同位置编码器17以及脉冲数量影响外骨骼上肢运动输出，通过采集其运动情况，信号整理，实现对远程无人机的姿态控制。

所述前臂包括调节件12、电机11、电机机座10、编码器9、齿轮8、正齿轮7、滚动轴承6和前臂挡板5。前臂设计满足自转运动，采用滚动轴承6作为前臂主体，外圈随前臂自转而自转，外圈套有正齿轮7和前臂挡板5，挡板5末端和腕关节连接。内圈一侧安装机座10，电机11安装于机座10，该机座10与肘关节机构连接，前臂结构设计亦采用电机运动辅助方式，建立相应的力关系，减轻无人机操控者劳动强度。以通用化、广泛化为目的，在机座下方装一对套接方管，两方管通过螺栓连接，可根据需要调节总长度。

所述腕关节包括腕部连接件4、底部轴承座3、手部承托板2和手握1。手托2与底部轴承座3采用孔轴连接，它们之间连接为过盈配合；手握1与手托2采用螺栓连接，满足该外骨骼设计的基本要求。前臂挡板5一端连接轴承6与正齿轮7构成的整体，一端通过腕连接件4和手部承托板2连接。作为独立个体，手握1固定于承托板，通过握紧它使整个上肢外骨骼与手臂紧密贴合，有利于穿戴者对外骨骼的控制和手臂运动的数据采集，带给操控者舒适的操控无人机体验。

通过对上肢运动情况与无人机飞行姿态控制进行定义，并将信号整理，驱动算法编写。具体思路是：单片机控制电机进行转动，进而驱动肘关节和腕关节的转动，从而获得压力电信号，信号经放大、整理后代入算法，得出上肢运动方向和速度，驱动电机快速动作，实现上肢运动与外骨骼运动的统一；与电机同轴的编码器输出相应脉冲，不同位置编码器和脉冲数量影响无人机的飞行速度；最终，单片机采集编码器的电脉冲输出进行分析得出对应的无人机飞行命令，并将信号整理，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止，飞行姿态控制。

实施例3：

如图1至图12所示，本实施例公开了一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼系统结构设计，包括肩关节、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手握部分。肩关节包括肩部轴承座25、肩关节连接轴24、肩部小轴承23、万向节组件22和背后容器；上臂包括上臂连接件21和可调滑轨装置20，为减少摩擦，可调滑轨装置20采用钢珠滚动接触。；肘关节包括电机19、电机机座18、编码器17、电机联轴器16、肘部连接件15、应变片14和肘关节连接伞齿轮13；前臂包括调节件12、电机11、电机机座10、编码器9、齿轮8、正齿轮7、滚动轴承6和前臂挡板5；腕关节包括腕部连接件4、底部轴承座3、手部承托板2和手握1。

所述肩关节包括肩部轴承座25、肩关节连接轴24、肩部小轴承23、万向节组件22和背后容器。肩关节连接轴24一端通过轴承孔套于肩部轴承座25，一端和万向节组件22连接，肩部轴承座25与护肩采用螺栓连接，轴承座25下表面贴合护肩塑料板，本设计简化为拱桥上表面。

所述上臂包括上臂连接件21和可调滑轨装置20，为减少摩擦，可调滑轨装置20采用钢珠滚动接触。可调滑轨装置20一端连接万向节，另一端与肘部连接件15连接，它充当上臂机构主体，满足可伸缩性要求，且容易购得，性价比高。

所述肘关节包括电机19、电机机座18、编码器17、电机联轴器16、肘部连接件15、应变片14和肘关节连接伞齿轮13。肘部机构为一铰链，一端通过滑轨装置20与上臂连接，一端通过肘部连接件15与前臂连接，上面装有加强筋，使肘关节运转平稳。

所述前臂包括调节件12、电机11、电机机座10、编码器9、齿轮8、正齿轮7、滚动轴承6和前臂挡板5。前臂设计满足自转运动，采用滚动轴承6作为前臂主体，外圈随前臂自转而自转，外圈套有正齿轮7和前臂挡板5，挡板5末端和腕关节连接。内圈一侧安装机座10，电机11安装于机座10，该机座10与肘关节机构连接，前臂结构设计亦采用电机运动辅助方式，建立相应的力关系。

所述腕关节包括腕部连接件4、底部轴承座3、手部承托板2和手握1。手托2与底部轴承座3采用孔轴连接，它们之间连接为过盈配合；手握1与手托2采用螺栓连接，满足该外骨骼设计的基本要求。

所述的一种无人机遥操作触觉感知式可穿戴上肢外骨骼去控制远端无人机飞行系统的设计，主要包括以下步骤：

步骤一：利用单片机控制电机转动，进而带动外骨骼肘关节和腕关节的转动，关节角度和位移的变化作为编码器的输入量，对关节角度和位移的变化进行循环控制。

步骤二：编码器、电机、应变片进行信号采集，传输到处理器，处理器进行过滤后提取，经过预处理的压力电信号，经放大、整理后带入算法，得出上肢运动方向和速度，通过单片机采集分析，驱动电机作相应转动；

步骤三：与电机同轴的编码器输出相应脉冲，不同位置编码器和脉冲数量影响无人机的飞行速度和飞行角度等；最终，单片机采集编码器的电脉冲输出进行分析得出对应的无人机飞行命令，并将信号整理，传输给远端无人机，进行无人机的启动、停止，飞行姿态控制。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。