[发明专利]外骨骼式辅助增力机械手臂

说明书

本发明公开了一种外骨骼式辅助增力机械手臂，安装在外骨骼的机械身上，机械手臂包括机械手、第一手臂、第二手臂、配力筋、配力组件，配力组件安装在机械身上，第二手臂一端铰接机械身、一端铰接第一手臂，第一手臂的另一端铰接机械手，配力组件用于维持机械手、第一手臂、第二手臂的相对位置与姿态形状。机械手臂还包括定型筋组件，定型筋组件贯穿机械手、第一手臂、第二手臂和配力组件，定型筋组件用于机械手、第一手臂、第二手臂进行位置更改时的状态判定。配力组件包括张紧轮，配力筋一端固定在机械手上，之后以先上后下的裹绕方向绕过第一手臂、第二手臂的铰接处，再从上方绕过第二手臂与机械身的铰接处，最后连接至张紧轮上。

技术领域

本发明涉及外骨骼机械领域，具体是一种外骨骼式辅助增力机械手臂。

背景技术

外骨骼是一种新兴的助力机械，人穿戴上后，可以搬运很大力量的负重进行位置转移。

现有技术中，外骨骼中的机械手臂形状僵硬，不同关节的相对位置不能进行适应性调整，调整起来麻烦，连接复杂；而且，在搬运负重时，不能充分保证位置锁死，气缸带动的机械关节常常出力波动，发生负重掉落等状况，十分危险。如何提高手臂部分的调整流畅性与可操作性是一个急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种外骨骼式辅助增力机械手臂，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种外骨骼式辅助增力机械手臂，安装在外骨骼的机械身上，机械手臂包括机械手、第一手臂、第二手臂和配力组件，配力组件安装在机械身上，第二手臂一端铰接机械身、一端铰接第一手臂，第一手臂的另一端铰接机械手，配力组件用于维持机械手、第一手臂、第二手臂的相对位置与姿态形状。

使用者站入外骨骼内，然后手臂穿戴上辅助增力机械手臂中，之后借用机械手臂进行负重搬运等操作，机械手臂承担绝大部分的负重重量，人的手臂只需要给到相对位置、高度等参数量即可。配力组件根据实际负重进行相应的手臂力量调节，节省能源消耗。

进一步的，机械手臂还包括定型筋组件，定型筋组件贯穿机械手、第一手臂、第二手臂和配力组件，定型筋组件用于机械手、第一手臂、第二手臂进行位置更改时的状态判定。

机械手臂大部分时间需要保持形状，以便搬运时的稳定性，负重行走时保持位置不变，而有时候需要进行形状变化，例如放下物件或手臂需要调整提拿角度以便手臂以较舒适的体位进行放置，此时，需要给到指令机械手臂中以便机械手臂收到信号打开某种开关，让手臂进行挥动与位置改变，除去需要改变手臂形状的时刻，其余时间应当将第一手臂、第二手臂的位置进行锁死，即可手臂因为外部扰动或轻微晃动，也要维持手臂位置不变，只有在手臂、手掌或手指给到定型筋组件指令时才打开“位置锁”。

进一步的，定型筋组件包括主筋、导轮、插销、主筋复位弹簧、固定板和拉起套，第一手臂、第二手臂的铰接处均设置手臂铰接节；手臂铰接节是对第一手臂、第二手臂进行铰接，用于形状变化，

手臂铰接节包括铰接销和销复位弹簧，铰接销作为铰接处主轴，同一铰接处共有两根铰接销并共线安装，销复位弹簧将铰接销推挤而具有相互靠近的趋势，每根铰接销中间位置具有圆锥斜面，相互朝向的一端为大面；每一处手臂铰接节中的两个铰接销分别向两旁插入第一手臂、第二手臂的铰接孔中后，由于摩擦力，第一手臂、第二手臂的相对旋转受到限制，为了提升相对旋转的限制力，还可以再圆锥斜面上设置圆周布置的若干条状凸起筋，在第一手臂、第二手臂的铰接孔中设置相应的若干条状凹陷槽，设置地较多时并在筋槽的插入面上设置导向面可以基本保证使用时的无级旋转，筋槽相互嵌合后能保证第一手臂、第二手臂充分相对旋转限制；当两个铰接销中间的插销插入铰接销中间位置的部分变窄，两个铰接销受到销复位弹簧的排挤而相互靠近后，铰接销从铰接孔中稍微脱离，第一手臂、第二手臂进入可相对旋转的状态，插销插入两个铰接销中间的程度就是改变第一手臂、第二手臂是否旋转锁死的信号量，而插销的位置变化通过主筋拉动；