[发明专利]基座铰点位置可自动调节六自由度头颈部柔性外骨骼系统

摘要

本发明提供一种具备助力功能，代替佩戴者承担负载的重量和惯性，减轻负载给佩戴者带来的沉重感、束缚感和异物感，提高佩戴者与本系统之间连接的柔顺性，具备头部位置与姿态的检测功能的基座铰点位置可自动调节的六自由度头颈部柔性外骨骼系统，它包括基座底板，单元支架通过基座铰点位置调整机构设置在基座底板上；单元支架上设置伺服电机及钢索绕组，万向滑轮转动设置在单元支架上；三个复合球铰在周向均布在负载安装平台上；复合球铰的内耳、外耳各通过一根钢索与钢索绕组相连；关节空间力检测单元串联在钢索上；转速和转角传感器设置在伺服电机上；关节空间力检测单元和转速和转角传感器的输出与控制单元相连，控制单元输出接伺服电机。

主权项

1.一种基座铰点位置可自动调节的六自由度头颈部柔性外骨骼系统，包括基座底板，其特征是：六个单元支架（13）分别通过六个基座铰点位置调整机构设置在基座底板上；单元支架上设置伺服电机（23）及在伺服电机（23）的带动下转动的钢索绕组（24），万向滑轮（10）可360°转动的设置在单元支架上；三个复合球铰（11）在周向均布在用于安装负载的负载安装平台上；复合球铰（11）的内耳（40）、外耳（41）各通过一根绕过万向滑轮（10）的钢索与钢索绕组（24）相连；用于检测钢索受力大小的关节空间力检测单元（3）安装于柔性钢索的下端部，复合球铰、关节空间力检测单元和柔性钢索依次串联安装；用于检测伺服电机（23）转速和转角的转速和转角传感器（25）设置在伺服电机（23）上；关节空间力检测单元（3）和转速和转角传感器（25）的输出经数据采集与处理单元（4）与控制单元（5）相连，控制单元（5）的输出接伺服电机（23）；基座铰点位置调整机构（12）包括用于调节单元支架（13）径向位置和周向位置的径向位置调整机构和周向位置调整机构；径向位置调整机构包括转动设置在基座底板上的径向调节导轨（16）、通过螺纹副相互配合的径向调节螺母（17）和径向调节丝杠（19），径向调节丝杠（19）转动设置在径向调节导轨（16）上，径向调节螺母（17）沿径向调节丝杠（19）的轴线方向与径向调节导轨（16）滑动配合，在径向调节导轨（16）上设置用于带动径向调节丝杠（19）转动的径向调节电机（22）；控制单元的输出接径向调节电机（22），以控制调节电机22的动作；单元支架（13）与径向调节螺母（17）固定相连；周向位置调整机构包括开在基座底板（14）上的圆弧长孔，穿过圆弧长孔并与径向调节导轨（16）相连的预紧螺杆（32），套装在预紧螺杆（32）上的横跨在圆弧长孔上的预紧压片（33），固定在预紧螺杆（32）上用于对预紧压片施压的止推部；圆弧长孔的中心弧线与用于连接径向调节导轨（16）和基座地板的转动副轴线同心。