[发明专利]外骨骼机器人的上肢结构及上肢结构组件

说明书

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人，尤其涉及外骨骼机器人的上肢结构及上肢结构组件。

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。

然而，目前可穿戴式外骨骼机器人主要针对下肢助行，用于康复领域。现有技术中几乎没有针对外骨骼机器人上肢结构的设计。

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的上肢结构，其能实现类似于人手臂的各种动作，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的上肢结构来实现，该外骨骼机器人的上肢结构包括：

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传感器。

根据上述技术方案，本发明的外骨骼机器人的上肢结构能起到以下有益技术效果：由传感器感测手部压力信号，并将这些压力信号转变为电信号而传送至肘部驱动模块及肩部驱动模块，继续驱动相应的小臂骨架及大臂骨架运动，能实现类似于人手臂的各种动作，并能实现人对其的随动控制。

较佳的是，所述外骨骼机器人的上肢结构还包括背部骨架，所述肩部驱动模块与所述背部骨架相连接固定。

较佳的是，所述外骨骼机器人的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，所述外骨骼机器人的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。

本发明的另一目的在于，提供一种外骨骼机器人的上肢结构组件，其 能实现类似于人手臂的各种动作，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的上肢结构组件来实现，该外骨骼机器人的上肢结构组件包括：安装在人体背部上的背部骨架、位于人体左手侧的如前所述的上肢结构、以及位于人体右手侧的如前所述的上肢结构；位于人体左手侧及右手侧上肢结构中的肩部驱动模块均与背部骨架连接。

根据上述技术方案，本发明的外骨骼机器人的上肢结构组件能起到以下有益技术效果：能实现类似于人手臂的各种动作，并能实现人对其的随动控制。

较佳的是，所述背部骨架为呈三角架的背板。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各部件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的部件可能具有相同或相近的附图标记。

图1是本发明一实施方式的外骨骼机器人的上肢结构组件的整体示意图。

附图标记列表

1、背部骨架

2、肩部上连接件

3、肩部下连接件

4、肩部驱动模块