[发明专利]基于外骨骼的拉绳自动可调节装置及助力搬运方法

权利要求书

1.一种基于外骨骼的拉绳自动可调节装置，其特征在于，包括箱体、传动机构、自锁机构、背部连接机构、信号采集模块和控制驱动模块，所述信号采集模块、控制驱动模块和自锁机构依次连接，控制驱动模块用于在接收到信号采集模块传递的压力信号后实现对自锁机构的控制，所述传动机构和自锁机构设置在箱体内，传动机构用于使拉绳拉出或卷缩，自锁机构用于在搬运重物时固定拉绳长度，所述背部连接机构固定在箱体上；

所述自锁机构包括连接头、连接杆、棘爪和棘轮，所述连接杆为两根，所述棘爪为两只，所述棘轮为两个，两只棘爪和两个棘轮均为对称设置，且两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

所述连接头的一端与控制驱动模块连接，连接头的另一端与两根连接杆的一端铰接在一起，每根连接杆的另一端与对应的棘爪铰接；在未搬运重物时，每只棘爪位于对应的棘轮上方；在搬运重物时，信号采集模块采集到压力信号，并传递给控制驱动模块，以使控制驱动模块驱动连接头下推连接杆，从而带动棘爪向下移动与棘轮接触，实现对棘轮的锁定，以固定拉绳长度。

2.根据权利要求1所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述传动机构为两个，两个传动机构为对称设置，且两个传动机构、两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

每个传动机构包括转轴、导绳槽、卷簧和外盖，所述导绳槽缠有一条拉绳，且导绳槽固定在转轴上，所述卷簧的内圈固定在转轴上，所述外盖限定对应棘轮的轴向自由度，且外盖与卷簧固定连接。

3.根据权利要求2所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述箱体包括外壳、外支撑板、内支撑板、支撑杆和导孔，所述外支撑板为两块，所述导孔为两个，两块外支撑板和两个导孔均为对称设置，且两块外支撑板、两个导孔、两个传动机构、两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

两块外支撑板、内支撑板和支撑杆设置在外壳内，且每块外支撑板与对应传动机构的转轴一端连接，内支撑板分别与两个传动机构的转轴另一端连接，所述自锁机构的两只棘爪一端固定在支撑杆上，两个导孔设置在外壳上，每个传动机构的导绳槽上的拉绳一端穿过对应的导孔，并经过肩部与穿戴者的手掌固定。

4.根据权利要求1-3任一项所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述背部连接机构包括背部连接板和背部支撑，所述背部连接板的一端与箱体固定连接，背部连接板的另一端与背带或外骨骼装备连接，所述背部支撑为两个，两个背部支撑的一端与背部连接板固定连接，两个背部支撑的另一端通过绑带与穿戴者的大腿部位连接。

5.根据权利要求1-3任一项所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述信号采集模块包括压力传感器、运放单元、第一控制单元和发送端，所述压力传感器嵌入手套的拇指部位，所述运放单元、第一控制单元和发送端集成在手套的手背部位，所述压力传感器、运放单元、第一控制单元和发送端依次连接，所述发送端与控制驱动模块连接。

6.根据权利要求1-3任一项所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述控制驱动模块包括电池、降压单元、第二控制单元、驱动单元、接收端和电磁组件，所述电池、降压单元和第二控制单元依次连接，且电池还与电磁组件连接，所述接收端分别与信号采集模块、第二控制单元连接，所述第二控制单元、驱动单元、电磁组件和自锁机构依次连接。

7.根据权利要求6所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述电磁组件包括电磁铁和推杆，所述电池和驱动单元分别与电磁铁连接，所述电磁铁固定在箱体上方，并与推杆连接，所述推杆与自锁机构连接。

8.根据权利要求7所述的拉绳自动可调节装置，其特征在于，所述电磁组件还包括外罩，所述电磁铁通过外罩固定在箱体上方。

9.一种助力搬运方法，该方法基于权利要求1-8任一项所述的拉绳自动可调节装置实现，所述背部连接机构与外骨骼装备连接，其特征在于，所述方法包括：

在未搬运重物时，将缠在传动机构的导绳槽上的拉绳一端与穿戴者的手掌固定，将设置信号采集模块的手套穿戴到穿戴者的手部；

在搬运重物时，穿戴者的手指与重物接触，信号采集模块的压力传感器采集压力信号，达到预设阈值时，信号采集模块的第一控制单元通过发送端将压力信号传递给控制驱动模块，控制驱动模块的接收端将压力信号传递给第二控制单元，第二控制单元控制驱动单元驱动电磁组件使自锁机构的连接头下推连接杆，从而带动棘爪向下移动与棘轮接触，实现对棘轮的锁定，以固定拉绳长度，直到重物被释放，此时棘爪与棘轮脱离接触，传动机构的卷簧带动拉绳卷进导绳槽。