一种纯人力外骨骼系统技术方案

本发明专利技术创造提供了一种纯人力外骨骼系统，进一步的，包括纯人力外骨骼上肢系统、纯人力外骨骼躯干系统和纯人力外骨骼下肢系统，纯人力外骨骼上肢系统与纯人力外骨骼躯干系统的侧部连接，纯人力外骨骼下肢系统的上端与纯人力外骨骼躯干系统的下端连接。本发明专利技术创造的机械臂更为灵活，能够精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等。

A Pure Human Exoskeleton System

The invention provides a pure human exoskeleton system, which further includes pure human exoskeleton upper limb system, pure human exoskeleton trunk system and pure human exoskeleton lower limb system, pure human exoskeleton upper limb system and lateral connection of pure human exoskeleton trunk system, and upper end of pure human exoskeleton lower limb system and lower end of pure human exoskeleton trunk system. The mechanical arm created by the invention is more flexible, can accurately complete the work tasks, effectively reduce casualties and accidents.

【技术实现步骤摘要】
一种纯人力外骨骼系统
本专利技术创造属于机械外骨骼
，尤其是涉及一种纯人力外骨骼系统。
技术介绍
人体外骨骼助力机器人起源于美国1966年的哈德曼助力机器人的设想及研发，到今天整体仍处于研发阶段，能源供给装置以及高度符合人体动作敏捷及准确程度要求的控制系统和力的传递装置都有待大力投入研发和试验尝试。在外骨骼的研究成果方面以美国和日本技术研究最为先进。美国的重点在军事陆军作战，日本则更贴近日常生活及医疗辅助。我国在此领域还处在初级阶段，大部分停留在理论层面上，主要研究的应用为医学康复机械外骨骼的支撑机构、控制系统、伺服系统理论等。并没有复杂系统技术实体产品生产，我们在这一领域还和较为领先的日本美国相差甚远。助力机器的本质就是将人类本身的力量和动作速度放大几倍甚至上千倍。外骨骼作为高精度模仿人类动作的机械，其技术的发展和优化不但为军事和医疗添翼，也将在未来建筑领域以及制造领域做出无法估量和比拟的贡献。在可穿戴贴附型方面越来越趋向于材料的坚韧轻质化，能源的低耗化，控制的无缝化，驱动的流畅化。这就要求构造材料为坚韧质轻的弹性复合材料，使外骨骼在保障穿用者的的同时，减少能量消耗。其能源提供装置要尽可能的将自然能源转化为外骨骼所能使用的能源，并能保证支持做够长的时间。而其控制系统的安装，要求使用者穿上该装备后能够正常活动并保证动作流畅。在建筑上，带助力的外骨骼将比一般塔吊，机械臂更为灵活精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等。人穿着建筑型外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护。在制造方面也是如此。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术创造旨在提出一种一种纯人力外骨骼系统，以解决上述技术问题。为达到上述目的，本专利技术创造的技术方案是这样实现的：一种纯人力外骨骼系统，进一步的，包括纯人力外骨骼上肢系统、纯人力外骨骼躯干系统和纯人力外骨骼下肢系统，纯人力外骨骼上肢系统与纯人力外骨骼躯干系统的侧部连接，纯人力外骨骼下肢系统的上端与纯人力外骨骼躯干系统的下端连接。进一步的，纯人力外骨骼上肢系统包括一大臂杆件，大臂杆件上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件的一端固定在大臂杆件上，大臂延伸件能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。进一步的，第一平行四边形运动机构包括大臂杆件、一大臂横杆和两个大臂竖杆，两个大臂竖杆平行设置，大臂竖杆的一端分别与大臂杆件铰接，两个大臂竖杆靠近大臂杆件的另外一端且两者之间间隔设置，大臂横杆与大臂杆件平行设置，大臂横杆的一端与纯人力外骨骼躯干系统的侧框架铰接，两个大臂竖杆的中部分别与大臂横杆铰接。进一步的，第二平行四边形运动机构包括大臂延伸件、小臂杆件、小臂控制横杆和小臂控制件，小臂控制件和小臂杆件平行设置，小臂控制件的一端和小臂杆件分别与大臂延伸件铰接，小臂控制横杆与大臂延伸件平行设置，小臂控制横杆的两端分别与小臂控制件和小臂杆件的端部铰接。进一步的，第三平行四边形运动机构包括一控制连接件、两个弯曲刚性杆和一手部控制件，控制连接件与小臂控制件平行设置，两个弯曲刚性杆平行设置，两个弯曲刚性杆的一端侧部分别与控制连接件远离第二平行四边形运动机构的小臂控制件的外侧壁的两端铰接，手部控制件与控制连接件平行设置，手部控制件的两端分别与弯曲刚性杆的另一端铰接，靠前设置的弯曲刚性杆的前侧壁上固接有手臂延伸杆，手臂延伸杆朝前延伸。进一步的，纯人力外骨骼躯干系统包括躯干框架，躯干框架的中部设置有竖直设置的躯干竖直杆，躯干竖直杆的下端固接有上下部连接件，上下部连接件包括上连接件和下连接件，上连接件的上部与躯干竖直杆的下端通过螺栓固接，上连接件的下端固接有圆柱形上转动套，下连接件的上端固接有圆弧形的下转动套，上转动套与下转动套同轴设置，上转动套与下转动套通过转轴串联后两侧的外端部固定，上转动套与下转动套能够相对转动。进一步的，纯人力外骨骼下肢系统包括胯部组件和腿部组件，腿部组件包括腿部连接件一，腿部连接件一与胯部组件的端部铰接，腿部连接件一与大腿杆件的一端固接，大腿杆件的下部设置有与小腿随动的第四平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构的下端连接有具有延伸脚掌功能的第五平行四边形运动机构，第四平行四边形运动机构还铰接有用于放置足部的足下连接板，足下连接板与第五平行四边形运动机构通过连杆连接。进一步的，胯部组件包括相对于横向连接件对称设置的一对胯部连接件一，胯部连接件一的一端的上端面与横向连接件的一端的下端面铰接，胯部连接件一的另外一端的下端面与胯部连接件二的一端上端面铰接，两个胯部连接件二相对于横向连接件对称设置，胯部连接件二的另外一端的上端面与胯部连接件三的一端的下端面铰接，胯部连接件三相对于横向连接件对称设置，胯部连接件三的另外一端与腿部组件的上端铰接。进一步的，第四平行四边形运动机构包括大腿杆件、小腿杆件一、小腿杆件二和小腿杆件三，大腿杆件与小腿杆件三平行设置，小腿杆件一和小腿杆件二平行设置，小腿杆件一的一端和小腿杆件二的一端分别与大腿杆件铰接，小腿杆件三的端部分别与小腿杆件一的另一端、小腿杆件二的另一端铰接。进一步的，第五平行四边形运动机构包括L型直角连杆的前直角臂、脚步连杆、延伸脚掌和第五平行四边形运动机构的小腿杆件二的下部，L型直角连杆的直角处与小腿杆件二与小腿杆件三的铰接点处铰接，L型直角连杆的开口朝下，L型直角连杆的靠前的一端与脚步连杆的一端铰接，脚步连杆的另外一端与延伸脚掌的一端铰接，小腿杆件二的下端与延伸脚掌的另外一端铰接。相对于现有技术，本专利技术创造所述的一种纯人力外骨骼系统具有以下优势：(1)本专利技术创造的机械臂更为灵活，能够精确的完成作业任务，有效降低人员伤亡事故等；(2)本专利技术创造使得人穿着外骨骼，不但可以提高人体负重能力，降低对劳动量和机械操作技术熟练程度，机械穿着在人体外，本身也是一种对人自身的保护；(3)本专利技术创造中应用了三个平行四边形运动机构，在大臂小臂各用一个变形后的平行四边形来实现对人肢体运动尺寸的放大，另外在大臂和小臂外骨骼中间的连接处加装一个带变形刚性杆的平行四边形运动机构，保证了人小臂对外骨骼小臂部分的连接和驱动；(4)本专利技术创造可实现肩关节翻转，腰部的弯曲、转动，能够实现躯干部与人体扭腰等相应运动的一致性；(5)本专利技术创造为纯人力驱动式，即无需外部动力源而直接由穿戴者利用自身肢体力量进行驱动，当人体腿部运动时，牵动与人体捆绑的机械部分同步运动，此部分机械再通过平行四边形结构带动外伸部分同时运动，从而达到了外延机器人外骨骼的设计要求。附图说明构成本专利技术创造的一部分的附图用来提供对本专利技术创造的进一步理解，本专利技术创造的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术创造，并不构成对本专利技术创造的不当限定。在附图中：图1为本专利技术创造实施例的纯人力外骨骼系统的结构示意图；图2为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼上肢系统的结构示意图；图3为本专利技术创造实施例所述的纯人力外骨骼躯干系统的结构示意图；图4为本专利技术创造实施例所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯人力外骨骼系统，其特征在于：包括纯人力外骨骼上肢系统(1)、纯人力外骨骼躯干系统(2)和纯人力外骨骼下肢系统(3)，纯人力外骨骼上肢系统(1)与纯人力外骨骼躯干系统(2)的侧部连接，纯人力外骨骼下肢系统(3)的上端与纯人力外骨骼躯干系统(2)的下端连接。

【技术特征摘要】
1.一种纯人力外骨骼系统，其特征在于：包括纯人力外骨骼上肢系统(1)、纯人力外骨骼躯干系统(2)和纯人力外骨骼下肢系统(3)，纯人力外骨骼上肢系统(1)与纯人力外骨骼躯干系统(2)的侧部连接，纯人力外骨骼下肢系统(3)的上端与纯人力外骨骼躯干系统(2)的下端连接。2.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼系统，其特征在于：纯人力外骨骼上肢系统(1)包括一大臂杆件(101)，大臂杆件(101)上设置有与人体大臂相对应的第一平行四边形运动机构，大臂延伸件(104)的一端固定在大臂杆件(101)上，大臂延伸件(104)能够围绕着自身的轴线转动，大臂延伸件(104)的另一侧设置有与小臂对应的第二平行四边形运动机构，第二平行四边形运动机构上还设置有用于解决由于尺寸变化引起的关节不重合问题的第三平行四边形运动机构，第三平行四边形运动机构与小臂相对应。3.根据权利要求2所述的纯人力外骨骼系统，其特征在于：第一平行四边形运动机构包括大臂杆件(101)、一大臂横杆(102)和两个大臂竖杆(103)，两个大臂竖杆(103)平行设置，大臂竖杆(103)的一端分别与大臂杆件(101)铰接，两个大臂竖杆(103)靠近大臂杆件(101)的另外一端且两者之间间隔设置，大臂横杆(102)与大臂杆件(101)平行设置，大臂横杆(102)的一端与纯人力外骨骼躯干系统(2)的侧框架铰接，两个大臂竖杆(103)的中部分别与大臂横杆(102)铰接。4.根据权利要求2所述的纯人力外骨骼系统，其特征在于：第二平行四边形运动机构包括大臂延伸件(104)、小臂杆件(107)、小臂控制横杆(106)和小臂控制件(105)，小臂控制件(105)和小臂杆件(107)平行设置，小臂控制件(105)的一端和小臂杆件(107)分别与大臂延伸件(104)铰接，小臂控制横杆(106)与大臂延伸件(104)平行设置，小臂控制横杆(106)的两端分别与小臂控制件(105)和小臂杆件(107)的端部铰接。5.根据权利要求2所述的纯人力外骨骼系统，其特征在于：第三平行四边形运动机构包括一控制连接件(109)、两个弯曲刚性杆(110)和一手部控制件(111)，控制连接件(109)与小臂控制件(105)平行设置，两个弯曲刚性杆(110)平行设置，两个弯曲刚性杆(110)的一端侧部分别与控制连接件(109)远离第二平行四边形运动机构的小臂控制件(105)的外侧壁的两端铰接，手部控制件(111)与控制连接件(109)平行设置，手部控制件(111)的两端分别与弯曲刚性杆(110)的另一端铰接，靠前设置的弯曲刚性杆(110)的前侧壁上固接有手臂延伸杆(112)，手臂延伸杆(112)朝前延伸。6.根据权利要求1所述的纯人力外骨骼系统，其特征在于：纯人力外骨骼躯干系统(2)包括躯干框架，躯干框架的中部设置有竖直设置的躯干竖直杆(206)，躯干竖直杆(206)的下端固接有上下部连接件，上下...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙江宏，刘昌霖，
申请(专利权)人：天津大衍天成科技有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12