[发明专利]七自由度外骨骼式遥操作主手

摘要

本发明涉及一种七自由度外骨骼式遥操作主手，由外骨骼主手部分、驱动单元以及支架组成。外骨骼主手部分包括手臂穿戴部分和奇异构型调整单元。手臂穿戴部分穿戴于操作者上肢。奇异构型调整单元提供两个方向的转动，可调整外骨骼主手的奇异构型发生在工作空间的边缘。驱动单元是由电机、谐波减速器、编码器、力矩传感器、传动轮等组成，通过钢丝绳传递动力，大大降低手臂部分重量。支架用于固定外骨骼主手部分以及驱动单元，并且可实现手臂高度的调整和重力的平衡。本发明操作灵活，适用性好，手臂部分结构紧凑、惯量低，长时间操作不易疲劳。本发明旨在提供一款以操作者通过外骨骼式主操作手遥控多自由度机器人的装置。

主权项

一种七自由度外骨骼式遥操作主手，其特征在于：由支架(2)、驱动单元(3)以及外骨骼主手(图4)三部分组成。其中，外骨骼主手部分(图4)分为奇异构型调整单元(4)和手臂穿戴部分。奇异构型调整单元(4)与手臂穿戴部分相连，奇异构型调整单元(4)的奇异调整基座(401)与支架(2)的升降板(202)固定。奇异构型调整单元可沿着支架上的升降板(202)上下运动，调整外骨骼主手的高度，同时补偿操作者手臂抬起或落下时引起的人体肩部略微抬升。手臂穿戴部分穿戴于操作者上臂，包括肩部、肘部、腕部，共七个转动自由度，采用拟人设计原则，符合手臂运动习惯。其中，肩部有三个转动自由度，旋转轴线始终保持正交，实现肩关节的内收/外展(J1)、屈/伸(J2)、旋内/旋外(J3)运动；肘部有一个转动自由度，实现肘关节的屈/伸(J4)运动；腕部有三个转动自由度，旋转轴线始终保持正交，分别实现手腕的旋内/旋外(J5)、内收/外展(J6)以及屈/伸(J7)运动；驱动单元(3)是七自由度外骨骼式遥操作主手的动力以及检测机构，包括电机(302)、编码器(303)、力矩传感器(305)等组成，编码器(303)安装在电机(302)末端。通过钢丝绳(307)、钢丝绳管套(308)以及传动轮(306)传递动力至外骨骼主手的手臂穿戴部分；支架(2)的前端安装有直线导轨组(203)，在通过直线导轨组的滑块上安装升降板(202)。支架(2)的后端设计了重力平衡机构，由配重滑轮组(205)、配重块轨道(206)、配重块(207)以及配重钢丝绳(204)组成。