[发明专利]一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人

摘要

本发明公开了一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，包括背包、背部宽度调节装置、肩关节机构、上臂长度调节装置、肘关节机构、前臂长度调节装置、腕关节机构。驱动控制系统置于背包之中，背部宽度调节装置与背包外壳连接，肩关节机构与背部宽度调节装置连接，上臂长度调节装置将肩关节机构和肘关节机构相连，前臂长度调节装置将肘关节与腕关节相连。本发明将柔性驱动器与绳驱传动结合，使得机器人运动柔顺、结构简洁紧凑、关节轻便；共包含4个主动自由度，2个被动自由度，可以很好的拟合人体上肢生理结构；在背部、上臂、前臂处均设有长度调节结构，使得机器人可以适应不同使用者的尺寸，更具可穿戴性。本发明可在康复训练及助力等方面应用推广。

主权项

1.一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：包括背包、肩关节机构、上臂、肘关节机构和前臂，所述背包包括背包外壳，背包外壳内设有多个驱动器和与驱动器动力传动相连的绕线盘，所述肩关节机构为一个六连杆机构，肩关节机构包括背部连接块、第一基座、第一主杆、第一副杆、第二主杆、第二副杆和第二基座，所述背部连接块通过连接装置安装在背包外壳上，背部连接块上设有与之固连的第一肩关节轴，第一基座一端通过轴承安装在第一肩关节轴上，第一基座上还固连有与第一肩关节轴同轴设置的第一肩关节绕线盘，第一基座另一端设有固定的第二肩关节轴，第一主杆一端通过轴承安装在第二肩关节轴上，第一主杆上还固连有与第二肩关节轴同轴设置的第二肩关节绕线盘，第一主杆另一端通过销轴与第二主杆一端相连，第二主杆另一端与第二基座一端铰接相连，第二基座另一端设有固定的第三肩关节轴，第一副杆两端分别与第一基座和第二主杆铰接相连，第二副杆两端分别与第一主杆和第二基座铰接相连，第一副杆和第二副杆交错设置，分别与相应的第一主杆和第二主杆形成平行四边形；上臂一端通过轴承安装在第三肩关节轴上，上臂上还固定设有与第三肩关节轴同轴设置的第三肩关节绕线盘，上臂另一端通过肘关节机构与前臂相连，所述前臂前端设有腕关节机构；三个肩关节绕线盘分别通过绳驱与背包外壳内相应的绕线盘相连；三个肩关节绕线盘分别设有与之固定相连且用于测角度位移的编码器；所述连接装置为背部宽度调节装置，背部宽度调节装置包括背部基座、背部壳、背部滑块，调节杆、弹簧和手轮，所述背部壳一端通过背部基座固定在背包外壳上，背部基座上设有螺纹通孔，调节杆设于背部壳内，所述调节杆左端为与螺纹通孔匹配的螺纹杆，调节杆中部为光杆，背部滑块可自由滑动的套在调节杆中部的光杆上，手轮固定安装在调节杆右端，背部滑块两端的调节杆上分别套有两个相同的弹簧，通过两个弹簧使得背部滑块趋于调节杆上居中位置，肩关节机构的背部连接块通过背部壳侧面开的槽孔与背部滑块固定相连；所述上臂包括第一上臂板、第二上臂板和将两者相连的上臂长度调节装置，所述上臂长度调节装置包括上臂壳以及设于上臂壳内的上臂连杆、上臂锁紧滑块和上臂锁紧扳手，上臂壳固定安装在第一上臂板下部，所述上臂连杆固定安装在第一上臂板的端部，上臂锁紧滑块与上臂连杆组成滑块导轨结构，第二上臂板上端与上臂锁紧滑块固定相连，上臂锁紧滑块一侧开有弹性压紧的缝隙，上臂锁紧滑块设有垂直穿过弹性压紧缝隙的螺孔，上臂锁紧扳手由相互垂直设置的螺杆和手柄组成，螺杆通过上臂锁紧滑块上螺孔配合，通过螺杆与螺孔的旋入旋出配合，使得上臂锁紧滑块与上臂连杆相对位置锁定或解锁，上臂壳上设有供上臂锁紧扳手随着上臂锁紧滑块上下滑动的滑槽。