手臂外骨骼、上身外骨骼以及遥操作系统技术方案

本申请关于一种手臂外骨骼、上身外骨骼以及遥操作系统，涉及机器人领域，该手臂外骨骼包括肩部外骨骼、肘部外骨骼以及腕部外骨骼；肩部外骨骼、肘部外骨骼与腕部外骨骼依次连接。在手臂外骨骼根据控制指令进行主动运动，或跟随使用者的手臂运动进行从动运动的过程当中，通过肩部电机组模拟由人体的肩关节所引导的运动，通过肘部电机组模拟由人体的肘关节所引导的运动，并通过腕关节组模拟由人体的腕关节所引导的运动。在使用者穿戴手臂外骨骼进行运动的过程当中，对应使用者手臂的肩关节、肘关节与腕关节进行电机组以及骨架的组合设置，使手臂外骨骼在运动过程中对于人体运动的模拟更加真实，提高了对于人体运动状态的模拟准确度。准确度。准确度。

【技术实现步骤摘要】
手臂外骨骼、上身外骨骼以及遥操作系统


[0001]本申请涉及机器人领域，特别涉及一种手臂外骨骼、上身外骨骼以及遥操作系统。

技术介绍

[0002]上身外骨骼由手臂外骨骼以及躯干外骨骼组成，是一种模仿人体的上身结构制作的机械装置，其可以供使用者穿戴于身上，并配合使用者的躯干以及手臂完成动作。目前，上身外骨骼常应用于仿生模拟的场景下，以模拟使用者的上半身的运动过程。
[0003]在该场景中，使用者在主端穿戴上身外骨骼，并且进行运动，此时，远处从端的模拟装置根据上身外骨骼发送的运动数据，对于运动进行模拟。
[0004]然而，由于人体手臂的结构较为复杂，通过机械手段难以仿制。相关技术中的上身外骨骼对于人体运动状态的模拟准确度较低。

技术实现思路

[0005]本申请实施例提供了一种手臂外骨骼、上身外骨骼以及遥操作系统，能够提高上身外骨骼对于人体运动状态的模拟准确度：
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种手臂外骨骼，该手臂外骨骼包括肩部外骨骼、肘部外骨骼以及腕部外骨骼；
[0007]肩部外骨骼、肘部外骨骼与腕部外骨骼依次连接；
[0008]肩部外骨骼包括肩部电机组以及受到肩部电机组驱动的肩部骨架，肩部电机组包括肩部内外展电机、上臂屈伸电机以及上臂旋转电机；
[0009]肩部内外展电机、上臂屈伸电机以及上臂旋转电机分别与肩部外骨骼连接；
[0010]肘部外骨骼包括肘部电机组以及受到肘部电机组驱动的肘部骨架，肘部电机组包括前臂屈伸电机以及前臂旋转电机；<br/>[0011]前臂屈伸电机以及前臂旋转电机分别与肘部骨架连接；
[0012]腕部外骨骼包括腕部电机组以及受到腕部电机组驱动的腕部骨架，腕部电机组包括手部屈伸电机以及手部摆动电机；
[0013]手部屈伸电机与手部摆动电机分别与腕部骨架连接；
[0014]当使用者穿戴手臂外骨骼时，使用者的肩关节以及上臂与肩部外骨骼适配，使用者的肘关节以及前臂与肘部外骨骼适配，使用者的腕关节与腕部外骨骼适配。
[0015]另一方面，提供了一种上身外骨骼，该上身外骨骼包括两个如上任一所述的手臂外骨骼以及躯干外骨骼；
[0016]躯干外骨骼包括第一支板、第二支板以及支板连接件；
[0017]第一支板与两个手臂外骨骼连接，第一支板与第二支板通过支板连接件连接；支板连接件上包括至少一个定位孔；
[0018]当使用者穿戴上身外骨骼时，使用者的手臂与手臂外骨骼适配，使用者的背部与第一支板适配，使用者的腰部与第二支板适配。
[0019]另一方面，提供了一种遥操作系统，该遥操作系统包括如上的上身外骨骼、中控设备以及模拟运动装置；
[0020]上身外骨骼与模拟运动装置通过中控设备建立有通信连接。
[0021]本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0022]在手臂外骨骼根据控制指令进行主动运动，或跟随使用者的手臂运动进行从动运动的过程当中，通过肩部电机组模拟由人体的肩关节所引导的运动，通过肘部电机组模拟由人体的肘关节所引导的运动，并通过腕关节组模拟由人体的腕关节所引导的运动。在使用者穿戴手臂外骨骼进行运动的过程当中，对应使用者手臂的肩关节、肘关节与腕关节进行电机组以及骨架的组合设置，使手臂外骨骼在运动过程中对于人体运动的模拟更加真实，提高了对于人体运动状态的模拟准确度。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种上身外骨骼的应用场景示意图；
[0025]图2示出了本申请一个示例性实施例提供的一种手臂外骨骼的结构示意图；
[0026]图3示出了人体手臂的七种运动方式的示意图；
[0027]图4示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种手臂外骨骼的结构示意图；
[0028]图5示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种腕部外骨骼的结构示意图；
[0029]图6示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第一传动件的结构示意图；
[0030]图7示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第一传动件与肩部骨架连接的结构示意图；
[0031]图8示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种第一传动件的结构示意图；
[0032]图9示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第二支承架与第二传动件的连接示意图；
[0033]图10示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第一连接机架与第二连接机架的连接示意图；
[0034]图11示出了本申请一个示例性实施例提供的一种旋转调节机构的示意图；
[0035]图12示出了本申请一个示例性实施例提供的上臂旋转电机的摆放位置示意图；
[0036]图13示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第一四连杆机架组的结构示意图；
[0037]图14示出了本申请一个示例性实施例第一四连杆机架与肘部外骨骼的连接示意图；
[0038]图15示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第一平行四边形机架与支撑管的连接关系示意图；
[0039]图16示出了本申请一个示例性实施例提供的一种锥齿轮组的结构示意图；
[0040]图17示出了本申请一个示例性实施例提供的一种第二锥齿轮的传动轴与支撑管
的连接方式的示意图；
[0041]图18示出了本申请一个示例性实施例提供的一种前臂旋转电机与第二锥齿轮传动机构的连接方式的示意图；
[0042]图19示出了本申请一个示例性实施例提供的一种腕部第一支承架与肘部第二传动件的连接关系示意图；
[0043]图20示出了本申请一个示例性实施例提供的一种腕部外骨骼的示意图；
[0044]图21示出了本申请一个示例性实施例提供的一种绑带的结构示意图；
[0045]图22示出了本申请一个示例性实施例提供的一种上身外骨骼的结构示意图；
[0046]图23示出了本申请一个示例性实施例提供的一种遥操作系统的结构示意图。
[0047]附图中的各个标号说明如下：
[0048]1‑
手臂外骨骼；
[0049]11
‑
肩部外骨骼，12
‑
肘部外骨骼，13
‑
腕部外骨骼，14
‑
支撑管，15
‑
绑带；
[0050]111
‑
肩部电机组，112
‑
肩部骨架，121
‑
肘部电机组，122
‑
肘部骨架，131
‑
腕部电机组，132
‑
腕部骨架；
[0051]1111
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述手臂外骨骼(1)包括肩部外骨骼(11)、肘部外骨骼(12)以及腕部外骨骼(13)；所述肩部外骨骼(11)、所述肘部外骨骼(12)以及所述腕部外骨骼(13)依次连接；所述肩部外骨骼(11)包括肩部电机组(111)以及受到所述肩部电机组(111)驱动的肩部骨架(112)；所述肘部外骨骼(12)包括肘部电机组(121)以及受到所述肘部电机组(121)驱动的肘部骨架(122)；所述腕部外骨骼(13)包括腕部电机组(131)以及受到所述腕部电机组(131)驱动的腕部骨架(132)；当使用者穿戴所述手臂外骨骼(1)时，所述使用者的肩关节以及上臂与所述肩部外骨骼(11)适配，所述使用者的肘关节以及前臂与所述肘部外骨骼(12)适配，所述使用者的腕关节与所述腕部外骨骼(13)适配。2.根据权利要求1所述的手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述肩部电机组(111)包括肩部内外展电机(1111)、上臂屈伸电机(1112)以及上臂旋转电机(1113)；所述肩部骨架(112)具有肩部第一支承架(1121)、肩部第二支承架(1122)以及肩部第三支承架(1123)；所述肩部内外展电机(1111)、所述上臂屈伸电机(1112)以及所述上臂旋转电机(1113)分别与所述肩部外骨骼(112)连接；所述肩部内外展电机(1111)位于所述肩部第一支承架(1121)上，所述上臂屈伸电机(1112)位于所述肩部第二支承架(1122)上，所述上臂旋转电机(1113)位于所述肩部第三支承架(1123)上。3.根据权利要求2所述的手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述肩部骨架(112)还包括肩部第一传动件(1124)、肩部第二传动件(1125)以及肩部第三传动件(1126)；所述肩部第一传动件(1124)与所述肩部内外展电机(1111)连接，所述肩部第二传动件(1125)与所述上臂屈伸电机(1112)连接，所述肩部第三传动件(1126)与所述上臂旋转电机(1113)连接。4.根据权利要求3所述的手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述肩部第一传动件(1124)包括驱动件外盖(11241)、第一驱动齿轮(11242)、第二驱动齿轮(11243)以及传动带(11244)；所述驱动件外盖(11241)包括驱动件上盖(11245)和驱动件底盖(11246)，所述第一驱动齿轮(11242)、所述第二驱动齿轮(11243)以及所述传动带(11244)位于所述驱动件上盖(11245)和所述驱动件底盖(11246)形成的容置空间内；所述第一驱动齿轮(11242)、所述第二驱动齿轮(11243)以及所述传动带(11244)位于所述驱动件外盖(11241)内，所述第一驱动齿轮(11242)和所述第二驱动齿轮(11243)通过所述传动带(11244)连接；所述第一驱动齿轮(11241)与所述肩部内外展电机(1111)连接。5.根据权利要求4所述的手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述肩部第二传动件(1125)包括第一连接机架(11251)，所述肩部第三传动连接件(1126)包括第二连接机架(11261)，所述肩部骨架(112)中还包括旋转调节机构(1127)；所述第一连接机架(11251)与所述肩部第二支承架(1122)连接，所述第二连接机架
(11261)与所述肩部第三支承架(1123)连接；所述第一连接机架(11251)与所述第二连接机架(11261)通过所述旋转调节机构(1127)连接。6.根据权利要求4所述的手臂外骨骼(1)，其特征在于，所述肩部第三传动连接件(1126)中包括第一四连杆机架组(11262)；所述第一四连杆机架组(11262)与所述肩部第三支承架(1123)的底部连接；所述第一四连杆机架组(11262)中包括第一四边形机架(11265)、第二四边形机架(11266)、第一转动杆(11267)以及第二转动杆(11268)；所述第一转动杆(11267)以及所述第二转动杆(11268)与所述肩部第三支承架(1123)的底部连接；所述第一四边形机架(11265)以及所述第二四边形机架(11266)位于所述第一转动杆(11267)以及所述第二转动杆(11268)的底部，所述第一四边形机架(11265)以及所述第二四边形机架(11266)分别与所述第一转动杆(11267)和所述第二转动杆...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东胜，熊坤，魏磊，
申请(专利权)人：腾讯科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：