一种腰部助力外骨骼机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110900568A(43)申请公布日2020.03.24(21)申请号201911083616.9(22)申请日2019.11.07(71)申请人北京精密机电控制设备研究所地址100076北京市丰台区南大红门路1号(72)发明人曾博刘宏伟郑悫朱晓荣刘旭亮周世通何程函于志远(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人胡健男(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种腰部助力外骨骼机器人(57)摘要一种腰部助力外骨骼机器人，背部绑缚结构(25)将背部连接组件(4)穿戴于人体背部；腰部绑缚结构(26)将腰部连接组件(3)穿戴于人体腰部；人体穿戴好外骨骼机器人后，背部连接组件(4)始终与人体背部贴合，腰部连接组件(3)始终与人体腰部贴合；在弯腰搬抬物体过程中，大腿组件(2)与人体大腿保持贴合，大腿组件(2)与背部连接组件(4)能够检测人体腿部与背部姿态变化，在人体弯腰过程中提供支撑力，实现弯腰助力；在行走搬运物体过程中，腰部关节组件(1)驱动大腿组件(2)相对腰部连接组件(3)运动，不干扰人体正常行走，同时大腿组件(2)能够为物体提供支撑力，在大腿组件(2)支撑作用下减少人体手臂的力。CN110900568ACN110900568A权利要求书1/2页1.一种腰部助力外骨骼机器人，其特征在于包括：腰部关节组件(1)、大腿组件(2)、腰部连接组件(3)、背部连接组件(4)、背部绑缚结构(25)和腰部绑缚结构(26)；背部连接组件(4)与腰部连接组件(3)固连；腰部连接组件(3)通过腰部关节组件(1)与大腿组件(2)连接；背部绑缚结构(25)将背部连接组件(4)穿戴于人体背部；腰部绑缚结构(26)将腰部连接组件(3)穿戴于人体腰部；人体穿戴好外骨骼机器人后，背部连接组件(4)始终与人体背部贴合，腰部连接组件(3)始终与人体腰部贴合；在弯腰搬抬物体过程中，大腿组件(2)与人体大腿保持贴合，大腿组件(2)与背部连接组件(4)能够检测人体腿部与背部姿态变化，反馈给腰部关节组件(1)，由腰部关节组件(1)驱动腰部连接组件(3)并带动背部连接组件(4)运动，在人体弯腰过程中提供支撑力，实现弯腰助力；在行走搬运物体过程中，腰部关节组件(1)驱动大腿组件(2)相对腰部连接组件(3)运动，不干扰人体正常行走，同时大腿组件(2)能够为物体提供支撑力，在大腿组件(2)支撑作用下减少人体手臂的力。2.根据权利要求1所述的一种腰部助力外骨骼机器人，其特征在于：外骨骼机器人穿戴在人体后，背部连接组件(4)始终与人体背部贴合，腰部连接组件(3)始终与人体腰部贴合；在弯腰搬抬物体过程中，大腿组件(2)与人体大腿保持贴合，大腿组件(2)与背部连接组件(4)能够检测人体腿部与背部姿态变化，识别到人体运动趋势，并由腰部关节组件(1)和大腿组件(2)形成控制信号，反馈给腰部关节组件(1)；腰部关节组件(1)根据控制信号输出力矩，驱动腰部连接组件(3)和背部连接组件(4)运动，在人体弯腰过程中提供支撑力，实现弯腰助力。3.根据权利要求1所述的一种腰部助力外骨骼机器人，其特征在于：背部绑缚结构(25)为编制材料，内部填充人体工程学记忆海绵，背部绑缚结构(25)上设置肩带，肩带长度可调节。4.根据权利要求1所述的一种腰部助力外骨骼机器人，其特征在于：腰部绑缚结构(26)为编制材料，内部填充人体工程学记忆海绵，腰部绑缚结构(26)上设置护腰带，护腰带长度可调节。5.根据权利要求1所述的一种腰部助力外骨骼机器人，其特征在于：腰部关节组件(1)，包括无框电机(5)、电机壳体(6)、电机轴(7)、定子压环(8)、谐波减速器(9)、固定端法兰(10)、输出法兰(11)、增量式位置传感器(12)；无框电机(5)安装在电机壳体(6)内，并与电机壳体(6)胶结，定子压环(8)将无框电机(5)压紧在电机壳体(6)内；无框电机的转子与电机轴(7)胶结，实现无框电机的转子带动电机轴(7)的旋转运动；固定端法兰(10)的一端与谐波减速器(9)固连，固定端法兰(10)的另一端与腰部连接组件(3)固连，实现腰部连接组件(3)绕腰部关节组件(1)的旋转运动；输出法兰(11)的一端与谐波减速器(9)固连，输出法兰(11)的另一端与大腿组件(2)固连，实现大腿组件(2)绕腰部关节组件(1)的旋转运动；谐波减速器(9)安装在电机壳体(6)上；无框电机(5)通电后，无框电机(5)的转子转动，带动电机轴(7)转动，电机轴(7)的输出经过谐波减速器(9)减速增力距后，带动输出法兰(11)相对固定端法兰(10)转动；2CN110900568A权利要求书2/2页增量式位置传感