[发明专利]外骨骼机器人

说明书

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人。

背景技术

最早的人体外骨骼机器人是1966年通用电气公司(GE)研制的Hardman助力机器人。进入21世纪之后，随着计算机、新材料、机械工程等学科技术的进步和突破，可穿戴式外骨骼机器人的发展开始进入爆发期。其中著名的有美国国防部先进研究项目局(DAPRA)的XOS和HULC、洛克希德马丁公司FORTIS、以色列创业项目Rewalk、新西兰创业项目Rex以及日本筑波大学HAL等外骨骼机器人类型产品。

外骨骼机器人是一种能够增强人体能力的可穿戴机器。它能够帮助人们跑得更快、跳得更高、能够携带更多更重的东西，并且帮助穿戴它的人在战场、建筑工地或者其它有危险的地方生存下来。

然而，出于各种技术原因，现有外骨骼机器人实现类似于人手臂和下肢的各种动作存在一定的技术难度。

发明内容

以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。

本发明的一个目的在于，提供一种外骨骼机器人，其能实现类似于人手臂和下肢的各种动作，并能实现人对其的随动控制。

本发明的以上目的通过一种外骨骼机器人来实现，该外骨骼机器人包 括：外骨骼机器人上肢结构、以及外骨骼机器人下肢结构；

所述外骨骼机器人上肢结构包括：

用于固定在人体上的肩部驱动模块；

大臂骨架，所述大臂骨架与所述肩部驱动模块相连接并由所述肩部驱动模块进行动力驱动，所述大臂骨架通过大臂固定件固定在人体大臂上；

小臂骨架，所述小臂骨架与所述大臂骨架通过肘部驱动模块相连接并由所述肘部驱动模块进行动力驱动；以及

把手，所述把手安装在所述小臂骨架上，所述把手上设置有与所述肩部驱动模块和所述肘部驱动模块均进行信号连接的上肢传感器；

所述外骨骼机器人下肢结构包括：

用于固定在人体上的髋部驱动模块；

大腿骨架，所述大腿骨架连接至所述髋部驱动模块并由所述髋部驱动模块进行动力驱动，所述大腿骨架通过大腿固定件固定在人体大腿上；

小腿骨架，所述小腿骨架与所述大腿骨架通过膝部驱动模块相连接并由所述膝部驱动模块进行动力驱动，所述小腿骨架通过小腿固定件固定在人体小腿上；以及

脚部鞋子，所述脚部鞋子与所述小腿骨架通过踝部驱动模块相连接并由所述踝部驱动模块进行动力驱动，所述脚部鞋子内设有与所述髋部驱动模块、所述膝部驱动模块和所述踝部驱动模块均进行信号连接的下肢传感器。

较佳的是，所述外骨骼机器人还包括有背部骨架及与背部骨架相连接的腰部骨架；所述肩部驱动模块与所述背部骨架相连接固定，所述髋部驱动模块与所述腰部骨架相连接固定。

较佳的是，所述外骨骼机器人上肢结构还包括肩部上连接件和肩部下连接件，所述肩部上连接件与所述背部骨架通过竖直轴相连接，所述肩部下连接件与所述肩部上连接件通过水平轴相连接，所述肩部上连接件与所述背部骨架之间形成一个被动关节，所述肩部下连接件与所述肩部上连接件之间形成另一个被动关节。

较佳的是，所述肩部驱动模块包括肩部驱动关节和用于驱动所述肩部驱动 关节的肩部驱动电机；所述肘部驱动模块包括肘部驱动关节和用于驱动所述肘部驱动关节的肘部驱动电机。

较佳的是，所述外骨骼机器人上肢结构还包括护板，所述护板设置在所述小臂骨架的前端处。

较佳的是，所述上肢传感器是多轴力传感器。

较佳的是，所述大臂固定件为大臂绑带。

较佳的是，所述肩部上连接件与所述背部骨架通过竖直轴铰接，所述肩部下连接件与所述肩部上连接件通过水平轴铰接。

较佳的是，所述大臂骨架和所述小臂骨架各自具有仿生曲面。

较佳的是，所述背部骨架为呈三角架的背板。

较佳的是，所述髋部驱动模块包括髋部驱动关节和用于驱动所述髋部驱动关节的髋部驱动电机；所述膝部驱动模块包括膝部驱动关节和用于驱动所述膝部驱动关节的膝部驱动电机；所述踝部驱动模块包括踝部驱动关节和用于驱动所述踝部驱动关节的踝部驱动电机。

较佳的是，所述下肢传感器是应变片式压力传感器。

较佳的是，所述外骨骼机器人下肢结构还包括位于所述踝部驱动模块与所述脚部鞋子之间的脚部连接件。