外骨骼機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及外骨骼機(jī)器人。包括：外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、以及外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)。該外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)包括：肩部驅(qū)動模塊；大臂骨架；肘部驅(qū)動模塊；小臂骨架；以及把手，把手安裝在小臂骨架上，把手上設(shè)置有與肩部驅(qū)動模塊和肘部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的上肢傳感器。該外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)包括：髖部驅(qū)動模塊；大腿骨架；膝部驅(qū)動模塊；小腿骨架；踝部驅(qū)動模塊；腳部鞋子，腳部鞋子內(nèi)設(shè)有與髖部驅(qū)動模塊、膝部驅(qū)動模塊和踝部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的下肢傳感器。本實(shí)用新型的外骨骼機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)類似于人手臂和下肢的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
【專利說明】
外骨骼機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及外骨骼機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]最早的人體外骨骼機(jī)器人是1966年通用電氣公司(GE)研制的Hardman助力機(jī)器人。進(jìn)入21世紀(jì)之后，隨著計算機(jī)、新材料、機(jī)械工程等學(xué)科技術(shù)的進(jìn)步和突破，可穿戴式外骨骼機(jī)器人的發(fā)展開始進(jìn)入爆發(fā)期。其中著名的有美國國防部先進(jìn)研究項目局(DAPRA)的XOS和HULC、洛克希德馬丁公司FORTIS、以色列創(chuàng)業(yè)項目Rewi I k、新西蘭創(chuàng)業(yè)項目Rex以及日本筑波大學(xué)HAL等外骨骼機(jī)器人類型產(chǎn)品。
[0003]外骨骼機(jī)器人是一種能夠增強(qiáng)人體能力的可穿戴機(jī)器。它能夠幫助人們跑得更快、跳得更高、能夠攜帶更多更重的東西，并且?guī)椭┐魉娜嗽趹?zhàn)場、建筑工地或者其它有危險的地方生存下來。
[0004]然而，出于各種技術(shù)原因，現(xiàn)有外骨骼機(jī)器人實(shí)現(xiàn)類似于人手臂和下肢的各種動作存在一定的技術(shù)難度。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0006]本實(shí)用新型的一個目的在于，提供一種外骨骼機(jī)器人，其能實(shí)現(xiàn)類似于人手臂和下肢的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
[0007]本實(shí)用新型的以上目的通過一種外骨骼機(jī)器人來實(shí)現(xiàn)，該外骨骼機(jī)器人包括:外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、以及外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)；
[0008]所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)包括:
[0009]用于固定在人體上的肩部驅(qū)動模塊；
[0010]大臂骨架，所述大臂骨架與所述肩部驅(qū)動模塊相連接并由所述肩部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述大臂骨架通過大臂固定件固定在人體大臂上；
[0011]小臂骨架，所述小臂骨架與所述大臂骨架通過肘部驅(qū)動模塊相連接并由所述肘部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動；以及
[0012]把手，所述把手安裝在所述小臂骨架上，所述把手上設(shè)置有與所述肩部驅(qū)動模塊和所述肘部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的上肢傳感器；
[0013]所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)包括:
[0014]用于固定在人體上的髖部驅(qū)動模塊；
[0015]大腿骨架，所述大腿骨架連接至所述髖部驅(qū)動模塊并由所述髖部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述大腿骨架通過大腿固定件固定在人體大腿上；
[0016]小腿骨架，所述小腿骨架與所述大腿骨架通過膝部驅(qū)動模塊相連接并由所述膝部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述小腿骨架通過小腿固定件固定在人體小腿上；以及
[0017]腳部鞋子，所述腳部鞋子與所述小腿骨架通過踝部驅(qū)動模塊相連接并由所述踝部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述腳部鞋子內(nèi)設(shè)有與所述髖部驅(qū)動模塊、所述膝部驅(qū)動模塊和所述踝部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的下肢傳感器。
[0018]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人還包括有背部骨架及與背部骨架相連接的腰部骨架;所述肩部驅(qū)動模塊與所述背部骨架相連接固定，所述髖部驅(qū)動模塊與所述腰部骨架相連接固定。
[0019]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括肩部上連接件和肩部下連接件，所述肩部上連接件與所述背部骨架通過豎直軸相連接，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件通過水平軸相連接，所述肩部上連接件與所述背部骨架之間形成一個被動關(guān)節(jié)，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件之間形成另一個被動關(guān)節(jié)。
[0020]較佳的是，所述肩部驅(qū)動模塊包括肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肩部驅(qū)動電機(jī);所述肘部驅(qū)動模塊包括肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肘部驅(qū)動電機(jī)。
[0021]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括護(hù)板，所述護(hù)板設(shè)置在所述小臂骨架的前端處。
[0022]較佳的是，所述上肢傳感器是多軸力傳感器。
[0023]較佳的是，所述大臂固定件為大臂綁帶。
[0024]較佳的是，所述肩部上連接件與所述背部骨架通過豎直軸鉸接，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件通過水平軸鉸接。
[0025]較佳的是，所述大臂骨架和所述小臂骨架各自具有仿生曲面。
[0026]較佳的是，所述背部骨架為呈三角架的背板。
[0027]較佳的是，所述髖部驅(qū)動模塊包括髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)的髖部驅(qū)動電機(jī);所述膝部驅(qū)動模塊包括膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的膝部驅(qū)動電機(jī);所述踝部驅(qū)動模塊包括踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的踝部驅(qū)動電機(jī)。
[0028]較佳的是，所述下肢傳感器是應(yīng)變片式壓力傳感器。
[0029]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)還包括位于所述踝部驅(qū)動模塊與所述腳部鞋子之間的腳部連接件。
[0030]較佳的是，所述大腿骨架和所述小腿骨架各自具有仿生曲面。
[0031]較佳的是，所述腰部骨架留有安裝孔位。
[0032]較佳的是，還包括腰部固定件，所述腰部骨架通過所述腰部固定件固定在人體腰部上。
[0033]較佳的是，所述大腿固定件、小腿固定件及腰部固定件均為綁帶。
[0034]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)還包括位于所述髖部驅(qū)動模塊與所述腰部骨架之間的髖部連接件，所述髖部連接件與所述腰部骨架之間形成一個被動關(guān)節(jié)。
[0035]較佳的是，所述背部骨架與所述腰部骨架之間通過上下肢連接件連接。
[0036]較佳的是，所述外骨骼機(jī)器人包括:位于人體左手側(cè)和/或人體右手側(cè)的所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、以及位于人體左腿側(cè)和/或人體右腿側(cè)的所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)。
[0037]本實(shí)用新型提供的一種外骨骼機(jī)器人，由上肢傳感器感測手部壓力信號，并將這些壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴤魉椭林獠框?qū)動模塊及肩部驅(qū)動模塊，繼續(xù)驅(qū)動相應(yīng)的小臂骨架及大臂骨架運(yùn)動，該外骨骼機(jī)器人的上肢結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)類似于人手臂的各種動作；同時下肢傳感器可以感測腳部壓力信號，并將這些壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴤魉椭馏y部驅(qū)動模塊、膝部驅(qū)動模塊和踝部驅(qū)動模塊，從而較佳地實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)類似于人下肢的各種動作，從整體上實(shí)現(xiàn)類似于人手臂和下肢的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
【附圖說明】
[0038]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本實(shí)用新型的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各部件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關(guān)特性或特征的部件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0039]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)組件的示意圖。
[0040]圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)組件的示意圖。
[0041 ]圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人的整體示意圖。
[0042]附圖標(biāo)記列表
[0043]1、背部骨架
[0044]2、肩部上連接件
[0045]3、肩部下連接件
[0046]4、肩部驅(qū)動模塊
[0047]5、大臂骨架
[0048]6、大臂固定件
[0049]7、肘部驅(qū)動模塊
[0050]8、小臂骨架
[0051]9、把手
[0052]10、護(hù)板
[0053]11、上肢傳感器
[0054]101、腰部骨架
[0055]102、髖部連接件
[0056]103、髖部驅(qū)動模塊
[0057]104、腰部固定件
[0058]105、大腿骨架
[0059]106、大腿固定件
[0060]107、膝部驅(qū)動模塊[0061 ] 108、小腿骨架
[0062]109、小腿固定件
[0063]110、踝部驅(qū)動模塊
[0064]111、腳部連接件
[0065]112、腳部鞋子
【具體實(shí)施方式】
[0066]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細(xì)節(jié)以便于充分理解本實(shí)用新型，但是本實(shí)用新型顯然能夠以多種不同于此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型內(nèi)涵的情況下根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實(shí)施例的內(nèi)容限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
[0067]圖1是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)組件的示意圖。
[0068]如圖1所示，外骨骼機(jī)器人的上肢結(jié)構(gòu)組件可包括:安裝在人體背部上的背部骨架
1、位于人體左手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)、以及位于人體右手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)。位于人體左手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)和位于人體右手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)可具有基本相同的結(jié)構(gòu)，并且可相對于彼此左右對稱。
[0069]下面參照圖1所示的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)組件的其中一個上肢結(jié)構(gòu)(例如，位于人體左手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu))對本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0070]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式，一種外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)，包括:
[0071]肩部驅(qū)動模塊4，該肩部驅(qū)動模塊4可直接固定在人體上使用，或與背部骨架I相連接固定使用；
[0072]大臂骨架5，大臂骨架5與背部骨架I通過肩部驅(qū)動模塊4相連接并由肩部驅(qū)動模塊4進(jìn)行動力驅(qū)動，大臂骨架5通過大臂固定件6固定在人體大臂上；
[0073]小臂骨架8，小臂骨架8與大臂骨架5通過肘部驅(qū)動模塊7相連接并由肘部驅(qū)動模塊7進(jìn)行動力驅(qū)動；以及
[0074]把手9，把手9安裝在小臂骨架8上、例如安裝在小臂骨架8的前端附近，把手9上設(shè)置有上肢傳感器11 (也就是說，把手9連接至上肢傳感器11，把手9和上肢傳感器11安裝在小臂骨架8的前端附近)，上肢傳感器11與肩部驅(qū)動模塊4和肘部驅(qū)動模塊7均進(jìn)行信號連接(例如，借助有線或無線方式實(shí)現(xiàn)彼此通信)。
[0075]這樣，由上肢傳感器感測手部壓力信號，并將這些壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴤魉椭林獠框?qū)動模塊及肩部驅(qū)動模塊，繼續(xù)驅(qū)動相應(yīng)的小臂骨架及大臂骨架運(yùn)動，該外骨骼機(jī)器人的上肢結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)類似于人手臂的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
[0076]較佳的是，本實(shí)用新型的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括肩部上連接件2和肩部下連接件3，肩部上連接件2與背部骨架I通過豎直軸相連接(例如鉸接)，肩部下連接件3與肩部上連接件2通過水平軸相連接(例如鉸接)，肩部上連接件2與背部骨架I之間形成一個被動關(guān)節(jié)，肩部下連接件3與肩部上連接件2之間形成另一個被動關(guān)節(jié)。
[0077]較佳的是，肩部驅(qū)動模塊4包括肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肩部驅(qū)動電機(jī)。
[0078]這樣，上肢傳感器11所感測到的力信號可傳送至肩部驅(qū)動模塊4，經(jīng)由肩部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)。
[0079]較佳的是，肘部驅(qū)動模塊7包括肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肘部驅(qū)動電機(jī)。
[0080]這樣，上肢傳感器11所感測到的力信號可傳送至肘部驅(qū)動模塊7，經(jīng)由肘部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)。
[0081]較佳的是，外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括護(hù)板10，護(hù)板10設(shè)置在小臂骨架8的前端處。
[0082]這樣，護(hù)板10可用于保護(hù)人的手指。
[0083]較佳的是，上肢傳感器11是多軸力傳感器。
[0084]這樣，多軸力傳感器可以感測人手施加至把手9的沿著多個軸向的力信號，并將這些力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴤魉椭良绮框?qū)動模塊4和肘部驅(qū)動模塊7，從而較佳地實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)類似于人手臂的各種動作，并能較佳地實(shí)現(xiàn)人對外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)的隨動控制。
[0085]較佳的是，大臂固定件6為大臂綁帶。
[0086]較佳的是，背部骨架I為呈三角架的背板。這樣的背部骨架滿足力學(xué)要求，更加穩(wěn)定可靠。
[0087]較佳的是，肩部上連接件2與背部骨架I之間形成一個被動關(guān)節(jié)，可使肩部上連接件2繞豎直軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)整個手臂的外展/內(nèi)收；肩部下連接件3與肩部上連接件2之間形成另一個被動關(guān)節(jié)，可使肩部下連接件3繞水平軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)整個手臂的內(nèi)旋/外旋。
[0088]較佳的是，大臂骨架5與肩部下連接件3通過肩部驅(qū)動模塊4相連接，大臂骨架5與肩部下連接件3之間形成一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(S卩，肩部驅(qū)動關(guān)節(jié))，實(shí)現(xiàn)整個手臂的前屈/后伸。
[0089]較佳的是，小臂骨架8與大臂骨架5通過肘部驅(qū)動模塊7相連接，小臂骨架8與大臂骨架5之間形成一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，肘部驅(qū)動關(guān)節(jié))，實(shí)現(xiàn)小臂的前屈/后伸。
[0090]這樣，對于一個外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)而言，其可具有位于肩部的一個驅(qū)動關(guān)節(jié)和兩個被動關(guān)節(jié)(即，位于肩部的一個驅(qū)動自由度和兩個被動自由度)、以及位于肘部的一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，位于肘部的一個驅(qū)動自由度)，總計具有兩個驅(qū)動自由度和兩個被動自由度，即，具有類似于人手臂的多自由度。
[0091]對于包括位于人體左手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)和位于人體右手側(cè)的上肢結(jié)構(gòu)的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)組件而言，其可相應(yīng)地總計具有四個驅(qū)動自由度和四個被動自由度。
[0092]較佳的是，大臂骨架5和小臂骨架8各自具有仿生曲面。
[0093]這樣，大臂骨架5和小臂骨架8采用符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計，使得整體上肢結(jié)構(gòu)美觀、緊湊，同時具有較好的穿戴適應(yīng)性。
[0094]圖2是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)組件的示意圖。
[0095]如圖2所示，外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)組件可包括安裝在人體腰部上的腰部骨架101、位于人體左腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)、以及位于人體右腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)。位于人體左腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)和位于人體右腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)可具有基本相同的結(jié)構(gòu)，并且可相對于彼此左右對稱。
[0096]下面參照圖2所示的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)組件的其中一個下肢結(jié)構(gòu)(例如，位于人體右腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu))對本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
[0097]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式，一種外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)，包括:
[0098]髖部驅(qū)動模塊103，髖部驅(qū)動模塊103可直接固定在人體上使用，或與腰部骨架101(例如通過髖部連接件102)相連接；
[0099]大腿骨架105，大腿骨架105連接至髖部驅(qū)動模塊103并由髖部驅(qū)動模塊103進(jìn)行動力驅(qū)動，大腿骨架105通過大腿固定件106固定在人體大腿上；
[0100]小腿骨架108，小腿骨架108與大腿骨架105通過膝部驅(qū)動模塊107相連接并由膝部驅(qū)動模塊107進(jìn)行動力驅(qū)動，小腿骨架108通過小腿固定件109固定在人體小腿上；
[0101]腳部鞋子112，腳部鞋子112與小腿骨架108通過踝部驅(qū)動模塊110相連接并由踝部驅(qū)動模塊110進(jìn)行動力驅(qū)動，腳部鞋子112內(nèi)(例如在其鞋底內(nèi))設(shè)有與髖部驅(qū)動模塊103、膝部驅(qū)動模塊107和踝部驅(qū)動模塊111均進(jìn)行信號連接的下肢傳感器(例如，借助有線或無線方式實(shí)現(xiàn)彼此通信)。
[0102]這樣，該外骨骼機(jī)器人的下肢結(jié)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)類似于人下肢的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
[0103]較佳的是，大腿固定件106可以是大腿綁帶;小腿固定件109可以是小腿綁帶。
[0104]較佳的是，腰部骨架101可留有安裝孔位，以便擴(kuò)展安裝能源模塊、控制模塊等其他模塊。
[0105]較佳的是，髖部驅(qū)動模塊103包括髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)的髖部驅(qū)動電機(jī)。
[0106]這樣，位于腳部鞋子112的鞋底內(nèi)的下肢傳感器所感測到的力信號可傳送至髖部驅(qū)動模塊103，經(jīng)由髖部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)。
[0107]較佳的是，膝部驅(qū)動模塊107包括膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的膝部驅(qū)動電機(jī)。
[0108]這樣，位于腳部鞋子112的鞋底內(nèi)的下肢傳感器所感測到的力信號可傳送至膝部驅(qū)動模塊107，經(jīng)由膝部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)。
[0109]較佳的是，踝部驅(qū)動模塊110包括踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的踝部驅(qū)動電機(jī)。
[0110]這樣，位于腳部鞋子112的鞋底內(nèi)的下肢傳感器所感測到的力信號可傳送至踝部驅(qū)動模塊110，經(jīng)由踝部驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)。
[0111]較佳的是，髖部驅(qū)動模塊103、膝部驅(qū)動模塊107和踝部驅(qū)動模塊110還可各自包括減速器，以用于對各自的驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行減速。
[0112]較佳的是，外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)還可包括腰部固定件104，腰部骨架101通過腰部固定件104固定在人體腰部上。
[0113]較佳的是，腰部固定件104可以是腰部綁帶。
[0114]較佳的是，位于腳部鞋子112的鞋底內(nèi)的下肢傳感器是應(yīng)變片式壓力傳感器。
[0115]這樣，應(yīng)變片式壓力傳感器可以感測腳部壓力信號(壓力數(shù)據(jù))，并將這些壓力信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柖鴤魉椭馏y部驅(qū)動模塊103、膝部驅(qū)動模塊107和踝部驅(qū)動模塊110，從而較佳地實(shí)現(xiàn)外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)類似于人下肢的各種動作，并能較佳地實(shí)現(xiàn)人對外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)的隨動控制。
[0116]較佳的是，髖部連接件102與腰部骨架101之間形成一個被動關(guān)節(jié)(未圖示)，例如鉸鏈，可使髖部連接件102繞垂直于人體背部的水平軸轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)大腿的外展/內(nèi)收。
[0117]較佳的是，該外骨骼機(jī)器人的下肢結(jié)構(gòu)還包括位于踝部驅(qū)動模塊110與腳部鞋子112之間的腳部連接件111。
[0118]較佳的是，大腿骨架105與腰部骨架101通過髖部驅(qū)動模塊103相連接，大腿骨架105與腰部骨架101之間形成一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(S卩，髖部驅(qū)動關(guān)節(jié))，實(shí)現(xiàn)大腿的屈/伸。
[0119]較佳的是，小腿骨架108與大腿骨架105通過膝部驅(qū)動模塊107相連接，小腿骨架108與大腿骨架105之間形成一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，膝部驅(qū)動關(guān)節(jié))，實(shí)現(xiàn)小腿的屈/伸。
[0120]較佳的是，腳部鞋子112與小腿骨架108通過踝部驅(qū)動模塊110相連接，腳部鞋子112與小腿骨架108之間形成一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，踝部驅(qū)動關(guān)節(jié))，實(shí)現(xiàn)腳部的背屈/跖屈。
[0121]這樣，對于一個外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)而言，其可具有位于髖部的一個驅(qū)動關(guān)節(jié)和一個被動關(guān)節(jié)(即，位于髖部的一個驅(qū)動自由度和一個被動自由度)、位于膝部的一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，位于膝部的一個驅(qū)動自由度)、以及位于踝部的一個驅(qū)動關(guān)節(jié)(即，位于踝部的一個驅(qū)動自由度)，總計具有三個驅(qū)動自由度和一個被動自由度，即，具有類似于人下肢的多自由度。
[0122]對于包括位于人體左腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)和位于人體右腿側(cè)的下肢結(jié)構(gòu)的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)組件而言，其可相應(yīng)地總計具有六個驅(qū)動自由度和兩個被動自由度。
[0123]較佳的是，大腿骨架105和小腿骨架108各自具有仿生曲面。
[0124]這樣，大腿骨架105和小腿骨架108采用符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計，使得整體下肢結(jié)構(gòu)美觀、緊湊，同時具有較好的穿戴適應(yīng)性。圖3是本實(shí)用新型一實(shí)施方式的外骨骼機(jī)器人的整體示意圖。
[0125]根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式，外骨骼機(jī)器人包括:背部骨架1、與背部骨架I連接的腰部骨架101、位于人體左手側(cè)的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、位于人體右手側(cè)的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、位于人體左腿側(cè)的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)、以及位于人體右腿側(cè)的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)；
[0126]外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)包括:
[0127]大臂骨架5，大臂骨架5與背部骨架I通過肩部驅(qū)動模塊4相連接并由肩部驅(qū)動模塊4進(jìn)行動力驅(qū)動，大臂骨架5通過大臂固定件6固定在人體大臂上；
[0128]小臂骨架8，小臂骨架8與大臂骨架5通過肘部驅(qū)動模塊7相連接并由肘部驅(qū)動模塊7進(jìn)行動力驅(qū)動；以及
[0129]把手9，把手9安裝在小臂骨架8上，把手9上設(shè)置有上肢傳感器11，上肢傳感器11與肩部驅(qū)動模塊4和肘部驅(qū)動模塊7均進(jìn)行信號連接；
[0130]外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)包括:
[0131]髖部驅(qū)動模塊103，髖部驅(qū)動模塊103與腰部骨架101相連接；
[0132]大腿骨架105，大腿骨架105連接至髖部驅(qū)動模塊103并由髖部驅(qū)動模塊103進(jìn)行動力驅(qū)動，大腿骨架105通過大腿固定件106固定在人體大腿上；
[0133]小腿骨架108，小腿骨架108與大腿骨架105通過膝部驅(qū)動模塊107相連接并由膝部驅(qū)動模塊107進(jìn)行動力驅(qū)動，小腿骨架108通過小腿固定件109固定在人體小腿上；
[0134]腳部鞋子112，腳部鞋子112與小腿骨架108通過踝部驅(qū)動模塊110相連接并由踝部驅(qū)動模塊110進(jìn)行動力驅(qū)動，腳部鞋子112內(nèi)設(shè)有與髖部驅(qū)動模塊103、膝部驅(qū)動模塊107和踝部驅(qū)動模塊111均進(jìn)行信號連接的下肢傳感器。
[0135]這樣，該外骨骼機(jī)器人能實(shí)現(xiàn)類似于人手臂和下肢的各種動作，并能實(shí)現(xiàn)人對其的隨動控制。
[0136]較佳的是，外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)和外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)通過設(shè)置于背部骨架I和腰部骨架101之間的上下肢連接件相互連接。該上下肢連接件例如可以是連接板的形式。
[0137]較佳的是，位于人體左手側(cè)的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)和位于人體右手側(cè)的外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)連接至同一個背部骨架I。
[0138]較佳的是，位于人體左腿側(cè)的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)和位于人體右腿側(cè)的外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)連接至同一個腰部骨架101。
[0139]以上對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解，上述【具體實(shí)施方式】并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在以上公開內(nèi)容的基礎(chǔ)上進(jìn)行多種修改，而不超出本實(shí)用新型的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種外骨骼機(jī)器人，其特征在于，包括:外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、以及外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)； 所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)包括: 用于固定在人體上的肩部驅(qū)動模塊； 大臂骨架，所述大臂骨架與所述肩部驅(qū)動模塊相連接并由所述肩部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述大臂骨架上設(shè)置有用于固定在人體大臂上的大臂固定件； 小臂骨架，所述小臂骨架與所述大臂骨架通過肘部驅(qū)動模塊相連接并由所述肘部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動；以及 把手，所述把手安裝在所述小臂骨架上，所述把手上設(shè)置有與所述肩部驅(qū)動模塊和所述肘部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的上肢傳感器； 所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)包括: 用于固定在人體上的髖部驅(qū)動模塊； 大腿骨架，所述大腿骨架連接至所述髖部驅(qū)動模塊并由所述髖部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述大腿骨架上設(shè)置有用于固定在人體大腿上的大腿固定件； 小腿骨架，所述小腿骨架與所述大腿骨架通過膝部驅(qū)動模塊相連接并由所述膝部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述小腿骨架上設(shè)置有用于固定在人體小腿上的小腿固定件；以及腳部鞋子，所述腳部鞋子與所述小腿骨架通過踝部驅(qū)動模塊相連接并由所述踝部驅(qū)動模塊進(jìn)行動力驅(qū)動，所述腳部鞋子內(nèi)設(shè)有與所述髖部驅(qū)動模塊、所述膝部驅(qū)動模塊和所述踝部驅(qū)動模塊均進(jìn)行信號連接的下肢傳感器。2.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人還包括有背部骨架及與背部骨架相連接的腰部骨架;所述肩部驅(qū)動模塊與所述背部骨架相連接固定，所述髖部驅(qū)動模塊與所述腰部骨架相連接固定。3.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括肩部上連接件和肩部下連接件，所述肩部上連接件與所述背部骨架通過豎直軸相連接，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件通過水平軸相連接，所述肩部上連接件與所述背部骨架之間形成一個被動關(guān)節(jié)，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件之間形成另一個被動關(guān)-K-T O4.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述肩部驅(qū)動模塊包括肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述肩部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肩部驅(qū)動電機(jī);所述肘部驅(qū)動模塊包括肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述肘部驅(qū)動關(guān)節(jié)的肘部驅(qū)動電機(jī)。5.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)還包括護(hù)板，所述護(hù)板設(shè)置在所述小臂骨架的前端處。6.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述上肢傳感器是多軸力傳感器。7.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述大臂固定件為大臂綁帶。8.如權(quán)利要求3所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述肩部上連接件與所述背部骨架通過豎直軸鉸接，所述肩部下連接件與所述肩部上連接件通過水平軸鉸接。9.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述大臂骨架和所述小臂骨架各自具有仿生曲面。10.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述背部骨架為呈三角架的背板。11.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述髖部驅(qū)動模塊包括髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述髖部驅(qū)動關(guān)節(jié)的髖部驅(qū)動電機(jī);所述膝部驅(qū)動模塊包括膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述膝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的膝部驅(qū)動電機(jī);所述踝部驅(qū)動模塊包括踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)和用于驅(qū)動所述踝部驅(qū)動關(guān)節(jié)的踝部驅(qū)動電機(jī)。12.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述下肢傳感器是應(yīng)變片式壓力傳感器。13.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)還包括位于所述踝部驅(qū)動模塊與所述腳部鞋子之間的腳部連接件。14.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述大腿骨架和所述小腿骨架各自具有仿生曲面。15.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述腰部骨架留有安裝孔位。16.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，還包括腰部固定件，所述腰部骨架通過所述腰部固定件固定在人體腰部上。17.如權(quán)利要求16所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述大腿固定件、小腿固定件及腰部固定件均為綁帶。18.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)還包括位于所述髖部驅(qū)動模塊與所述腰部骨架之間的髖部連接件，所述髖部連接件與所述腰部骨架之間形成一個被動關(guān)節(jié)。19.如權(quán)利要求2所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述背部骨架與所述腰部骨架之間通過上下肢連接件連接。20.如權(quán)利要求1所述的外骨骼機(jī)器人，其特征在于，所述外骨骼機(jī)器人包括:位于人體左手側(cè)和/或人體右手側(cè)的所述外骨骼機(jī)器人上肢結(jié)構(gòu)、以及位于人體左腿側(cè)和/或人體右腿側(cè)的所述外骨骼機(jī)器人下肢結(jié)構(gòu)。
【文檔編號】A61H3/00GK205586208SQ201620266672
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年3月31日
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】深圳光啟合眾科技有限公司