[发明专利]可穿戴式重型物资搬运助力仿生外骨骼

说明书

技术领域

本发明涉及物资搬运器械领域，尤其涉及一种适用于在复杂地理环境和恶劣工况下辅助人体对重型物资的快速、灵活搬运的可穿戴式电液、电动混合驱动的重型物资搬运助力仿生外骨骼。

背景技术

由于纯机械自动化装备对工作环境要求较高、缺乏操作的灵活性，在复杂地理环境和恶劣工况下，大批量重型物资的搬运一般依靠人来完成。但由于人体搬运时的体能有限，这种低效率的搬运方式极大地拖延了任务完成时间。因此，这种条件下重型物资的搬运需要借助仿生外骨骼的大功率机械动力并配合人体活动的灵活性来完成。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，依据人体生理学结构和仿生技术，提供一种可穿戴式重型物资搬运助力仿生外骨骼。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可穿戴式重型物资搬运助力仿生外骨骼，它包括上肢外骨骼、下肢外骨骼和上、下肢外骨骼连接板等；上肢外骨骼通过上、下肢外骨骼连接板和下肢外骨骼串联连接。

进一步地，所述上肢外骨骼包括电机驱动系统箱、肩关节、上臂杆、肘关节、前臂杆、腕关节和手部机构等；所述电机驱动系统箱和上、下肢外骨骼连接板紧固连接，电机驱动系统箱、肩关节、上臂杆、肘关节、前臂杆、腕关节和手部机构依次串联连接；上臂杆和人体上臂柔性连接，前臂杆和人体前臂柔性连接，手部机构和人体手部柔性连接。

进一步地，所述电机驱动系统箱作为上肢外骨骼基座，肩关节由肩关节内收/外展转动副、肩关节内旋/外旋转动副和肩关节屈/伸转动副相互垂直组成，肘关节由肘关节屈/伸转动副组成，腕关节由腕关节屈/伸转动副和腕关节内收/外展转动副垂直组成，手部机构由手部抓取转动副和V型抓取机构连接组成。

进一步地，所述肩关节内收/外展转动副由肩关节内收/外展电机直接驱动，肩关节内旋/外旋转动副由肩关节内旋/外旋电机直接驱动，肩关节屈/伸转动副由肩关节屈/伸电机直接驱动，肘关节屈/伸转动副由肘关节屈/伸电机直接驱动，腕关节屈/伸转动副由腕关节屈/伸电机直接驱动，腕关节内收/外展转动副由腕关节内收/外展电机直接驱动，手部抓取转动副由手部抓取电机直接驱动。

进一步地，所述下肢外骨骼包括腰部支撑环、电液驱动系统箱、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆、踝关节和足底板等；所述腰部支撑环、电液驱动系统箱分别和上、下肢外骨骼连接板紧固连接；电液驱动系统箱、髋关节、大腿杆、膝关节、小腿杆、踝关节和足底板依次串联连接；腰部支撑环和人体腰部柔性连接，大腿杆和人体大腿柔性连接，小腿杆和人体小腿柔性连接，足底板和人体脚部柔性连接。

进一步地，所述电液驱动系统箱作为下肢外骨骼基座，以足底板作为足底基座，髋关节由髋关节屈/伸转动副、髋关节内旋/外旋转动副和髋关节内收/外展转动副相互垂直组成，膝关节由膝关节屈/伸转动副组成，踝关节由踝关节背屈/趾屈转动副和踝关节内翻/外翻转动副垂直组成。

进一步地，所述髋关节屈/伸转动副由髋关节屈/伸液压缸通过髋关节屈/伸三杆机构间接驱动，髋关节内旋/外旋转动副由髋关节内旋/外旋液压缸通过髋关节内旋/外旋三杆机构间接驱动，髋关节内收/外展转动副由髋关节内收/外展液压缸通过髋关节内收/外展三杆机构间接驱动，膝关节屈/伸转动副由膝关节屈/伸液压缸通过膝关节屈/伸三杆机构间接驱动，踝关节背屈/趾屈转动副由踝关节背屈/趾屈液压缸通过踝关节背屈/趾屈三杆机构间接驱动，踝关节内翻/外翻转动副由踝关节内翻/外翻液压缸通过踝关节内翻/外翻三杆机构间接驱动。

本发明的有益效果是，本发明上肢部分由电机驱动，满足运动快速性、灵活性要求；下肢部分由电液驱动，满足大功率、高刚度要求。人体穿戴好整套外骨骼后，借助电机、电液的机械动力，在物资搬运时可大幅提高搬运强度和灵活性，达到提高搬运效率的目的。

附图说明

图1是重型物资搬运助力仿生外骨骼结构示意图；

图2是重型物资搬运助力仿生外骨骼关节驱动原理图；