一种单人穿戴式辅助搬运器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种单人穿戴式辅助搬运器，包括穿戴式背心，穿戴式背心的侧面设有至少两个丝杠结构，丝杠结构的一端连接于穿戴式背心，另一端设有连接穿戴式背心的牵引带；丝杠结构包括两端的步进电机和固定块，步进电机和固定块之间设有导杆和螺杆，导杆和螺杆上设有承重块，承重块的两侧设有挂钩。本实用新型专利技术的一种单人穿戴式辅助搬运器，利用单片机与压力传感器完成数据的采集与计算。利用步进电机，丝杆以及承重块7实现负重压力作用位置的调节来改变人和货物整体的重心而达到辅助人身稳定的效果，可以达到减少搬运劳累程度。

【技术实现步骤摘要】
一种单人穿戴式辅助搬运器
本技术涉及自动控制类
，尤其涉及一种单人穿戴式辅助搬运器。
技术介绍
单人搬运货物过程中，大多采用搬起货物置于身前或使用带提手的箱子或袋子拎在手中。这两种方法都有不同的缺点：搬起货物置于身前会遮挡脚下视线，在上下楼时会造成困难；因为手臂力量有限，使用带提手的袋子或箱子无法搬运较重的货物，且若单侧拎货物会造成人重心不稳，搬运效果会不好。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术中存在的搬运货物时重心不稳以及易劳累的缺点，而提出的一种单人穿戴式辅助搬运器。为了实现上述目的，本技术采用了如下技术方案：一种单人穿戴式辅助搬运器，包括穿戴式背心，所述穿戴式背心的侧面设有至少两个丝杠结构，多个丝杠结构均分在穿戴式背心周围一圈，丝杠结构呈水平状态布置，丝杠结构的一端连接于穿戴式背心，另一端设有连接穿戴式背心的牵引带；所述丝杠结构包括两端的步进电机和固定块，步进电机和固定块之间设有导杆和螺杆，导杆和螺杆上设有承重块，承重块的两侧设有挂钩。作为更进一步的优选方案，所述穿戴式背心上设有四个丝杠结构。作为更进一步的优选方案，穿戴式背心上设有拉链。作为更进一步的优选方案，穿戴式背心的肩部位置设有减压气垫。作为更进一步的优选方案，所述步进电机内置于穿戴式背心中，所述牵引带连接固定块。作为更进一步的优选方案，所述承重块上设有压力传感器。作为更进一步的优选方案，所述步进电机上设有用于控制步进电机的单片机，单片机与压力传感器信号连接。本技术利用单片机与压力传感器完成数据的采集与计算，利用步进电机，丝杆以及承重块7实现负重压力作用位置的调节来改变人和货物整体的重心而达到辅助人身稳定的效果；其次设计的多根丝杆以及沉重承重块7将货物从传统搬运方法中的用手搬运改变成了用身体的力量搬运，将手受到的压力转移至肩膀，可以达到减少搬运劳累程度。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为丝杠结构的结构示意图；图3为承重块的结构示意图；图4为本技术的算法原理图；图中：1、穿戴式背心，2、牵引带，3、步进电机，4、固定块，5、导杆，6、螺杆，7、承重块，8、挂钩，9、拉链，10、减压气垫，11、丝杠结构。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术的一种单人穿戴式辅助搬运器，穿戴式背心1内安装金属骨架，用于维持背心在穿戴时的外形与结构稳定，也提高穿戴者的舒适度。在背心的下端有4根丝杠结构的排布，方向分别为10点钟，2点钟，4点钟，8点钟方向，丝杠结构尾端用铰链与背心金属骨架固定。丝杠结构上安装承重块7。从穿戴式背心1与丝杠结构排布方向相同的位置引出4根帆布带，帆布带与丝杆首端相连。步进电机3上的螺杆6与承重块7的螺孔通过联轴器相连，承重块7为固定的轴，不转动，步进电机3带动螺杆6旋转，使得螺杆6上的承重块7由于螺杆6上螺纹的旋转而获得前后移动的动力，移动速度由螺杆6旋转速度决定，通过承重块7前后移动来调整整个系统的重心。平衡原理及数据处理：1.每个承重块7上方安装一块应力片，应力片上安装压力传感器测量承重块7所受压力Fn，由单片机的ADC取得的4个方向的Fn值，根据本技术中所述算法计算出4个步进电机3的步进距离，并驱动步进电机步进相应距离。算法思想如下：（1）如图4所示，A,B,C,D4点分别代表4个沉重承重块7的受力点，设其受到货物的压力为Fa,Fb,Fc,Fd;各承重块7距离中心点O的距离分别为La,Lb,Lc,Ld。则根据杠杆原理在x方向上保持平衡的条件是Fb*Lb=Fd*Ld;同理，y方向上保持平衡的条件是Fa*La=Fc*Lc。（2）在已知Fa,Fb,Fc,Fd的情况下，可得出La/Lc=Fc/Fa,Lb/Ld=Fd/Fb。假设A,B承重块7固定位置不动，即La,Lb为常数，则Lc=La*Fa/Fc,Ld=Lb*Fb/Fd。设承重块7前进L距离，步进电机旋转m度，则承重块7单位前进步数所需旋转角度为m/L。初始状态下La=Lb=Lc=Ld=L0,在放置重物后C电机需步进距离ΔLc为Lc-L0=(L0*Fa/Fc-L0)=L0(Fa/Fc-1),则电机C步进角度为L0(Fa/Fc-1)*(m/L)。同理可得D电机需步进距离ΔLd=Ld*L0=L0(Fb/Fd-1)。2.数据采集利用压力传感器获取承重块7上的压力，使用STM32的ADC采集压力信号并转换为数字信号，单片机将此数据进行处理获得各承重块7上的压力。3.PID调节步进速率利用PID算法（比例积分微分算法）对步进电机的步进距离以及步进速度进行调节。PID调节公式如下:H(t)=Kp*E(t)+Ki*U(t)+Kd*[(E(t)-E(t-1)]，U(t)=∑E(t)=U(t-1)+E(t);其中H(t)为PID调节值；Kp,Ki,Kd分别为比例，积分，微分调节参数，为一定值；E(t)为设定值（目标值）与实际值的差值，E(t-1)为上一时刻设定值与实际值的差值。U(t)为设定值与实际值差值的积分。（3）关键程序清单voidmotor_angle_go_cacu(doubleFa,doubleFb,doubleFc,doubleFd);/*电机B,C步进距离计算函数*/voidmotor_Init();//电机底层驱动函数voidPressure_Transducer_Init();//压力传感器配置初始化voidget_pressure();//获取压力压力传感器数据voidmotor_go_x(intdisintdir);//电机步进函数，参数：距离，方向voidADC_Init(void);//ADC初始化voidPID_Cacul(void);//pid调节值计算。穿戴式背心1的上方即人手臂伸入位置为减压气垫10，用于在负载重物时减轻人肩部的不适感。此背心为前开口式，即前部有一拉链9。本技术依靠杠杆原理与平衡原理将人在搬运过程中受到的因货物重量导致的重心偏移平衡，将货物带来的重量施加在手臂上的力转移至全身，将施加在水平方向的力通过平衡原理互相抵消；通过结构简单，成本低廉的工具和材料，帮助人能顺利轻松地搬运货物，在搬运更多货物的的情况下减少人的劳累程度，并提高搬运的舒适度。利用单片机实现人的重心调整以协助维持人的平衡，减少搬运时的不便。以上所述，仅为本技术较佳的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
的技术人员在本技术揭露的技术范围内，根据本技术的技术方案及其技术构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单人穿戴式辅助搬运器，其特征在于：包括穿戴式背心（1），所述穿戴式背心（1）的侧面设有至少两个丝杠结构，多个丝杠结构均分在穿戴式背心（1）周围一圈，丝杠结构呈水平状态布置，丝杠结构的一端连接于穿戴式背心（1），另一端设有连接穿戴式背心（1）的牵引带（2）；所述丝杠结构包括两端的步进电机（3）和固定块（4），步进电机（3）和固定块（4）之间设有导杆（5）和螺杆（6），导杆（5）和螺杆（6）上设有承重块（7），承重块（7）的两侧设有挂钩（8）。/n

【技术特征摘要】
1.一种单人穿戴式辅助搬运器，其特征在于：包括穿戴式背心（1），所述穿戴式背心（1）的侧面设有至少两个丝杠结构，多个丝杠结构均分在穿戴式背心（1）周围一圈，丝杠结构呈水平状态布置，丝杠结构的一端连接于穿戴式背心（1），另一端设有连接穿戴式背心（1）的牵引带（2）；所述丝杠结构包括两端的步进电机（3）和固定块（4），步进电机（3）和固定块（4）之间设有导杆（5）和螺杆（6），导杆（5）和螺杆（6）上设有承重块（7），承重块（7）的两侧设有挂钩（8）。


2.根据权利要求1所述的一种单人穿戴式辅助搬运器，其特征在于：所述穿戴式背心（1）上设有四个丝杠结构。


3.根据权利要求1所述的一种单人穿戴式辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨成煜，张艳艳，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32