[发明专利]一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构

说明书

本发明涉及一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于该背负结构包括背甲、人工脊柱部分和背架部分；所述背甲固定在人背部，背甲的左右两部分用于连接背架部分，背甲的中间位置用于连接人工脊柱部分；所述人工脊柱部分包括背甲母板、背甲子板、脊柱节上方固定盒、脊柱节上方固定轴、脊柱节最上节、脊柱节、脊柱节最下节、脊柱节最下节固定板和气动肌腱，所述背架部分包括多个柔链、背架、导轨、滑轮固定板和滑轮，多个柔链依次连接，且相邻两个柔链之间能够相对转动。该结构中人工脊柱部分的气动肌腱与脊柱节可以帮助人实现背部助力功能；该人工脊柱部分具有长度可调功能，可以适应不同身高人群，更加适合人体穿戴、操作。

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，具体为一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构。

背景技术

外骨骼机器人是一种可穿戴机器人，穿戴在操作者的身体外部，为操作者提供保护、支撑等功能。外骨骼机器人可以帮助人轻易地完成很多技术动作，包括举起、搬运沉重的负载，它将外部动力装置和人体完美融合从而出色地帮助人完成各种动作并提高工作效率。随着社会现代化进程的到来，外骨骼机器人技术将会涉及到人类生活的各个方面，可以预见外骨骼机器人的发展前景十分广阔。

目前市场上没有类似刚柔耦合式外骨骼机器人用的背部助力背负结构。专利号为ZL201610052183.0的中国专利公开了一种气动助力装置用上肢结构，该结构没有柔性部分，不能完美的与人体融合，且该装置没有背负结构，不能帮助人背负外部载荷。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构。该结构用于外骨骼机器人背部的助力背负功能，属于刚柔耦合式，更加适合人体穿戴、操作。该结构中人工脊柱部分的气动肌腱与脊柱节可以帮助人实现背部助力功能；该人工脊柱部分具有长度可调功能，可以适应不同身高人群；该结构有柔性环节，因为人具有形状复杂易受伤害的特点，所以柔链部分更适合对人进行服务。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，提供一种刚柔耦合式外骨骼机器人用背部助力背负结构，其特征在于该背负结构包括背甲、人工脊柱部分和背架部分；所述背甲固定在人背部，背甲的左右两部分用于连接背架部分，背甲的中间位置用于连接人工脊柱部分；

所述人工脊柱部分包括背甲母板、背甲子板、脊柱节上方固定盒、脊柱节上方固定轴、脊柱节最上节、脊柱节、脊柱节最下节、脊柱节最下节固定板和气动肌腱，

背甲母板通过螺栓固定在背甲的中部上，脊柱节上方固定盒通过背甲子板固定在背甲母板上，背甲母板与背甲子板能相对滑动，并通过螺栓固定调节相对位置；脊柱节最上节上端穿在脊柱节上方固定盒内，并通过脊柱节上方固定轴将脊柱节最上节和脊柱节上方固定盒间隙配合在一起；脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节依次头尾咬合在一起；两条气动肌腱依次穿过脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节的边缘孔将脊柱节最上节、若干脊柱节、脊柱节最下节串联在一起；脊柱节最下节通过螺栓与脊柱节最下节固定板前端连接在一起；

所述背架部分包括多个柔链、背架、导轨、滑轮固定板和滑轮，多个柔链依次连接，且相邻两个柔链之间能够相对转动，最下端的柔链与脊柱节最下节固定板后端固定连接；所述背架包括平板部分和底部连接部分，底部连接部分固定于平板部分的下部中心，底部连接部分连接最上面的柔链，平板部分的上端左右对称连接有两个滑轮固定板；所述滑轮固定板上通过螺栓固连有滑轮；所述导轨安装在背甲的左右两部分上，滑轮与导轨相互配合，滑轮能在导轨上滑动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中各个柔链串联在一起与背架连接，背架上部通过滑轮、导轨方式连接，此种刚柔耦合式的机构不但可以为背架提供支撑作用，还可以让背架更灵活的随人体进行直腰、弯腰动作，顺应性好，更适合对人进行服务，并且背架的存在让机器人在背部助力的同时还可以承受一些外载荷，可以帮助人体实现背负外部载荷功能，功能更加多样化。