本發(fā)明屬于助力機(jī)器人研究領(lǐng)域，具體涉及一種外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,物流行業(yè)已經(jīng)成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的支柱行業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2009年我國社會(huì)物流總費(fèi)用達(dá)到6.1萬億元，占同期GDP的比重為18.1％；2010年總費(fèi)用為7.1萬億元，占同期GDP的比重為17.8％。但目前物流行業(yè)在貨物倉庫及裝車的過程中主要還是依靠單純的人力搬運(yùn)來完成。所以說發(fā)明一種價(jià)格適中，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于穿戴的用于輔助搬運(yùn)的全身外骨骼助力機(jī)器人以此提高人體在搬運(yùn)貨物使得效率則顯得尤為重要。

經(jīng)文獻(xiàn)檢索，申請(qǐng)?zhí)枮?01210319331.2的中國發(fā)明專利提出了一種可穿戴于人體四肢的重型物資搬運(yùn)助力仿生外骨骼，上肢外骨骼為7自由度系統(tǒng)，由3自由度肩關(guān)節(jié)、1自由度肘關(guān)節(jié)、2自由度腕關(guān)節(jié)、1自由度手部以及背部的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)箱組成，7自由度均采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)。下肢外骨骼為6自由度系統(tǒng)，由3自由度髖關(guān)節(jié)、1自由度膝關(guān)節(jié)、2自由度踝關(guān)節(jié)以及背部的電液驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)箱組成，6自由度均采用液壓驅(qū)動(dòng)。人體穿戴好整套外骨骼裝備后，借助電機(jī)或液壓等機(jī)械動(dòng)力，在物資搬運(yùn)時(shí)可大幅提高效率和靈活性，達(dá)到省時(shí)省力的目的。但該裝置的缺點(diǎn)也較為明顯：

1)在關(guān)節(jié)處設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，而且并沒有感應(yīng)器系統(tǒng)與控制系統(tǒng)不能夠準(zhǔn)確的檢測(cè)穿戴者和外骨骼的運(yùn)動(dòng)信息，從而無法感應(yīng)與控制外骨骼的運(yùn)動(dòng)目的；2)下肢采用液壓助力，啟動(dòng)速度較慢，液壓缸使得系統(tǒng)較為笨重，增加結(jié)構(gòu)重量，并不適用于人體的穿戴；3)該裝置不能夠改變下肢的結(jié)構(gòu)長度，在穿戴時(shí)不具有通用性，并不適合不同人的穿戴；4)裝置較為笨重,不易穿戴

因此，針對(duì)上述技術(shù)問題，有必要提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確感應(yīng)與控制，下肢可調(diào)節(jié)長度并且易穿戴的外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人，以解決上訴缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題提供一種外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能夠準(zhǔn)確感應(yīng)與控制，下肢可調(diào)節(jié)長度，易穿戴并且具有通用性的特點(diǎn)。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人，包括背部支架、中央控制器、肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置、外骨骼髖關(guān)節(jié)、外骨骼髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置、外骨骼上肢部件與外骨骼下肢部件；所述背部支架上安裝有中央控制器；所述背部支架上端兩側(cè)分別與肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置連接；所述背部支架下端與外骨骼髖關(guān)節(jié)中的U形腰部支架固連，U形腰部支架的兩端均設(shè)置有輸出卡盤凹槽；所述輸出卡盤凹槽與外骨骼髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置一端的髖關(guān)節(jié)連接軸相連接；所述髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置另一端的外骨骼大腿伸縮裝置的與外骨骼下肢部件相連接；

所述肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置主要包括肩關(guān)節(jié)角度傳感器、肩關(guān)節(jié)電機(jī)外殼、肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、肩關(guān)節(jié)諧波減速器和肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置電機(jī)外殼；所述肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出軸上安裝有肩關(guān)節(jié)諧波減速器，所述肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和肩關(guān)節(jié)諧波減速器外側(cè)分別安裝有肩關(guān)節(jié)電機(jī)外殼與肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置電機(jī)外殼，且肩關(guān)節(jié)電機(jī)外殼與肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置電機(jī)外殼通過螺栓連接；所述肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上設(shè)置有肩關(guān)節(jié)角度傳感器，肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置電機(jī)外殼與肩部連接裝置第二孔連接，所述肩部連接裝置第二孔設(shè)置在肩部連接裝置上，所述肩部連接裝置通過其上的肩部連接裝置第一孔與背部支架相連接；所述肩部連接裝置與外骨骼上肢部件中的外骨骼上臂垂直固定設(shè)置在一起；所述肩關(guān)節(jié)角度傳感器測(cè)量肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給中央控制器，中央控制器根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)控制肩關(guān)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；

所述外骨骼上肢部件包括外骨骼上臂、肘關(guān)節(jié)自鎖機(jī)構(gòu)和外骨骼下臂；所述外骨骼上臂與外骨骼下臂通過肘關(guān)節(jié)自鎖機(jī)構(gòu)連接；所述外骨骼上臂安裝有上臂綁帶，外骨骼下臂安裝有下臂綁帶；

所述外骨骼髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置包括增量式編碼器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、諧波減速器外殼、動(dòng)力輸出端卡盤、軸承擋盤、動(dòng)力裝置第一外殼、電機(jī)外殼、諧波減速器、動(dòng)力輸入端卡盤、輸出端卡盤軸承、動(dòng)力輸出片與絕對(duì)式編碼器；所述電機(jī)外殼內(nèi)安裝有驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸入端與增量式編碼器連接，且增壓式編碼器置于電機(jī)外殼的外側(cè)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出端與諧波減速器輸入端相連接；所述諧波減速器置于諧波減速器外殼內(nèi)；所述諧波減速器與動(dòng)力輸入端卡盤通過螺栓相連接；所述諧波減速器外殼與動(dòng)力裝置第一外殼上對(duì)應(yīng)位置處開設(shè)有諧波減速器外殼孔與動(dòng)力裝置第一外殼孔；所述諧波減速器外殼與動(dòng)力裝置第一外殼通過諧波減速器外殼孔與動(dòng)力裝置第一外殼孔通過螺栓固連；所述動(dòng)力輸入端卡盤與輸出端卡盤軸承依次安裝在動(dòng)力裝置第一外殼內(nèi)；所述動(dòng)力輸入端卡盤一側(cè)設(shè)置有凸起軸，凸起軸安裝在輸出端卡盤軸承上，所述輸出端卡盤軸承安裝在動(dòng)力輸出端卡盤內(nèi)；所述輸出端卡盤軸承右側(cè)設(shè)置有動(dòng)力輸出片；所述動(dòng)力輸出片通過螺栓與動(dòng)力輸出端卡盤上開設(shè)的孔相連接；所述動(dòng)力輸出片右側(cè)面中心設(shè)置有動(dòng)力輸出片軸；所述動(dòng)力輸出片軸上安裝有絕對(duì)式編碼器；所述絕對(duì)式編碼器右側(cè)面中心處設(shè)置有髖關(guān)節(jié)連接軸；

所述外骨骼髖關(guān)節(jié)包括U形腰部支架、背部支架減震器、髖關(guān)節(jié)連接裝置、髖關(guān)節(jié)連接裝置伸縮端、外骨骼大腿伸縮裝置和支撐減震器；所述U形腰部支架兩端均通過髖關(guān)節(jié)連接軸與髖關(guān)節(jié)連接裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述髖關(guān)節(jié)連接裝置下端固定設(shè)置有髖關(guān)節(jié)連接裝置伸出端；所述髖關(guān)節(jié)連接裝置伸出端與外骨骼大腿伸縮裝置螺栓連接；所述支撐減震器一端與支撐減震器連接第一孔銷釘連接，另一端與支撐減震器連接第二孔銷釘連接，所述支撐減震器連接第一孔設(shè)置在外骨骼大腿伸縮裝置上，支撐減震器連接第二孔設(shè)置在U形腰部支架上；當(dāng)背部支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支撐減震器跟隨背部支架的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，背部支架不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)支撐減震器對(duì)背部支架起支撐的作用，并且由于支撐減震器外部為彈簧，在背部支架轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，起到緩沖作用；背部支架與U形腰部支架通過腰部支架連接裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述腰部支架連接裝置固定設(shè)置在U形腰部支架上；背部支架減震器固定安裝在背部支架與腰部支架之間，對(duì)背部支架有支撐與減震緩沖的作用；所述外骨骼大腿伸縮裝置下端安裝有外骨骼下肢部件中外骨骼大腿；

所述外骨骼下肢部件包括外骨骼腿與外骨骼鞋裝置；所述外骨骼腿包括大腿伸縮固定器、外骨骼大腿、膝關(guān)節(jié)軸承支架、膝關(guān)節(jié)伸縮裝置、小腿伸縮固定器、外骨骼小腿；所述外骨骼大腿一端中空，且該中空處開設(shè)有槽，所述外骨骼伸縮裝置的末端置于外骨骼大腿內(nèi)部并通過大腿伸縮固定器固定；所述大腿伸縮固定器置于外骨骼大腿的外側(cè)；所述外骨骼大腿另一端端末設(shè)置有外骨骼大腿連接裝置，所述外骨骼大腿連接裝置兩側(cè)均安裝有膝關(guān)節(jié)軸承；所述膝關(guān)節(jié)軸承外圈安裝在膝關(guān)節(jié)軸承支撐架上；所述膝關(guān)節(jié)軸承支撐架上開設(shè)有孔，該孔通過銷釘與膝關(guān)節(jié)伸縮裝置一端連接；所述膝關(guān)節(jié)伸縮裝置另一端置于外骨骼小腿內(nèi)；所述外骨骼小腿一端中空，且該中空處開設(shè)有槽，所述膝關(guān)節(jié)伸縮裝置的末端置于外骨骼小腿內(nèi)部并通過小腿伸縮固定器固定；所述小腿伸縮固定器置于外骨骼小腿的外側(cè)；所述外骨骼小腿另一端設(shè)置有外骨骼小腿連接桿；所述外骨骼小腿連接桿上開設(shè)有連接桿孔；所述外骨骼小腿連接桿可以在踝關(guān)節(jié)第二連接裝置上下移動(dòng)；所述踝關(guān)節(jié)第二連接裝置安裝在小腿連接板上；所述小腿連接板為L形，所述小腿連接板上還安裝有踝關(guān)節(jié)第一連接裝置；所述踝關(guān)節(jié)第一連接裝置內(nèi)安裝有踝關(guān)節(jié)伸縮裝置；所述踝關(guān)節(jié)伸縮裝置與外骨骼鞋裝置相連接；

所述中央控制器包括角度信號(hào)分析模塊和角度控制單元；所述角度信號(hào)分析模塊一端與肩關(guān)節(jié)角度傳感器、增量式編碼器與絕對(duì)式編碼器相連接，角度信號(hào)分析模塊另一端與角度控制單元相連接，角度控制單元控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述外骨骼鞋裝置包括支撐架固定裝置、外骨骼鞋、外骨骼鞋連接器和外骨骼鞋支撐架；所述外骨骼鞋為鞋底狀，外骨骼鞋的前端設(shè)置有豎直的綁帶連接裝置、后端設(shè)置有豎直的外骨骼鞋連接桿；所述外骨骼鞋連接桿通過銷釘與外骨骼鞋支撐架固連；所述外骨骼鞋支撐架通過支撐架固定裝置固定在踝關(guān)節(jié)伸縮裝置上。

進(jìn)一步的，所述支撐減震器外部為彈簧，內(nèi)部設(shè)置有可伸縮的桿。

進(jìn)一步的，所述中央控制器包括角度信號(hào)分析模塊和角度控制單元；所述角度信號(hào)分析模塊分別接受來自于肩關(guān)節(jié)角度傳感器與增量式編碼器與絕對(duì)式編碼器的角度信號(hào)，角度信號(hào)分析模塊將這些角度信號(hào)處理后傳遞給角度控制單元，角度控制單元控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，增量式編碼器測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，并將測(cè)得的角度信號(hào)傳遞給安裝在背部的中央控制器；所述絕對(duì)式編碼器固定安裝在動(dòng)力輸出片上，當(dāng)動(dòng)力輸出片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絕對(duì)式編碼器的轉(zhuǎn)動(dòng)，絕對(duì)式編碼器將測(cè)得角度值信號(hào)傳遞給中央控制器。

進(jìn)一步的，所述背部支架上還設(shè)置有背部綁帶和電源插座；所述背部支架與背部綁帶固定連接在一起，所述中央控制器安裝在背部支架的后側(cè)并與電源插座電連接；所述電源插座安裝在背部支架的后側(cè)。

進(jìn)一步的，所述背部綁帶其內(nèi)部為柔性緩沖材料。

本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述一種用于輔助搬運(yùn)的腰部助力機(jī)器人，該機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)幫助穿戴者輔助搬運(yùn)重物的基本功能，并且采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，啟動(dòng)速度快，使得穿戴者，外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單能夠較為方便的穿戴，并且能夠準(zhǔn)確感應(yīng)與控制，下肢可調(diào)節(jié)長度，并且下肢可以支撐背部支架的重量，適應(yīng)不同人群穿戴的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)效果良好的優(yōu)點(diǎn)從而克服現(xiàn)有機(jī)構(gòu)一些固有的缺點(diǎn)，更加適用于社會(huì)的需求。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)背部示意圖；

圖3是本發(fā)明外骨骼肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明外骨骼背部支架及髖關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明外骨骼下肢膝關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明外骨骼下肢踝關(guān)節(jié)及鞋部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是本發(fā)明控制流程及控制系統(tǒng)示意圖；

圖9是本發(fā)明肘關(guān)節(jié)自鎖裝置示意圖。

附圖標(biāo)記如下：

1、背部支架；2、背部綁帶；3、增量式編碼器；4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；5、諧波減速器外殼；6、動(dòng)力輸出端卡盤；7、軸承擋盤；8、動(dòng)力裝置第一外殼；9、電機(jī)外殼；10、諧波減速器；11、動(dòng)力輸入端卡盤；12、輸出端卡盤軸承；13、動(dòng)力輸出片；14、絕對(duì)式編碼器；15、支撐減震器連接二孔；16、髖關(guān)節(jié)連接軸；17、髖關(guān)節(jié)連接裝置；18、髖關(guān)節(jié)連接裝置伸出端；19、外骨骼大腿伸縮裝置；20、支撐減震器連接一孔；21、大腿伸縮固定器；22、外骨骼大腿；23、輸出卡盤凹槽；24、膝關(guān)節(jié)軸承支撐架；25、膝關(guān)節(jié)伸縮裝置；26、小腿伸縮固定器；27、外骨骼小腿；28、外骨骼小腿連接桿；29、連接桿螺紋孔；30、膝關(guān)節(jié)軸承；31、支撐減震器；32、小腿連接板；33-1、踝關(guān)節(jié)第一連接裝置；33-2、踝關(guān)節(jié)第二連接裝置；34、踝關(guān)節(jié)伸縮裝置；35、支撐架固定裝置；36、綁帶連接裝置；37、外骨骼鞋；38、外骨骼鞋連接桿；39、外骨骼鞋支撐架；40、中央控制器；40-1、角度信號(hào)分析模塊；40-2、角控制單元；41、電源插座；43、動(dòng)力輸出片軸；44、諧波減速器外殼孔；45、動(dòng)力裝置第一外殼孔。46、背部支架減震器；47、U形腰部支架；48、腰部支架連接器；49、背部支架連接器；50、外骨骼上臂；51、上臂綁帶；52、肘關(guān)節(jié)自鎖裝置；53、外骨骼下臂；54、下臂綁帶；55、肩部連接裝置；56、肩部連接裝置第一孔；57、肩部連接裝置第二孔；58、肩關(guān)節(jié)角度傳感器；59背部支架孔；60、肩關(guān)節(jié)電機(jī)外殼；61、肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)；62、肩關(guān)節(jié)諧波減速器；63、肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置外殼。

具體實(shí)施方式

為對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的了解，現(xiàn)結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述：

為本發(fā)明所述外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人的一種實(shí)施方式，包括背部支架1、中央控制器40、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的上肢部件與兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的下肢部件。

結(jié)合附圖1與圖2和圖9，背部支架1主要包括背部綁帶2，電源插座41，中央控制器40；所述背部綁帶2與背部支架1固定連接在一起，背部綁帶2其內(nèi)部為柔性緩沖材料，在穿戴時(shí)背部綁帶2將人與背部支架1柔性綁縛在一起；所述中央控制器40安裝在背部支架1的后側(cè)并與電源插座41電鏈接；電源插座41為背部支架1的一部分，在背部支架1的后側(cè)，工作時(shí)通過電線將其與室內(nèi)的電源連接。外骨骼上肢主要包括外骨骼上臂50、肘關(guān)節(jié)自鎖機(jī)構(gòu)52與外骨骼下臂53，肘關(guān)節(jié)自鎖機(jī)構(gòu)52采用沙發(fā)鉸鏈自鎖機(jī)構(gòu)，可以在彎曲角度為90～180時(shí)任意角度自鎖，當(dāng)人搬起重物后當(dāng)肘關(guān)節(jié)彎曲到90～180之間時(shí)對(duì)外骨骼上肢形成自鎖，起到對(duì)人體上肢支撐的作用；外骨骼上臂50安裝有上臂綁帶51，外骨骼下臂安裝有下臂綁帶54，綁帶內(nèi)部均為柔性材料起到固定人體胳膊的作用。

根據(jù)圖3所示，肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置主要包括肩關(guān)節(jié)角度傳感器58、肩關(guān)節(jié)電機(jī)外殼60、肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)61、肩關(guān)節(jié)諧波減速器62與肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置外殼63，其中肩關(guān)節(jié)角度傳感器測(cè)量肩關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的角度信號(hào)，并將信號(hào)傳遞給中央控制裝置，中央控制裝置根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)控制肩關(guān)節(jié)電機(jī)61的轉(zhuǎn)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置電機(jī)外殼63固定安裝在肩關(guān)節(jié)連接裝置55的外側(cè)，肩關(guān)節(jié)諧波減速器62輸出端一側(cè)外骨骼上臂50通過螺釘連接在一起，肩關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)61帶動(dòng)肩關(guān)節(jié)諧波減速器62轉(zhuǎn)動(dòng)后會(huì)帶動(dòng)外骨骼上臂繞肩關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)；肩部連接裝置第一孔56與背部支架1上的背部支架孔59通過銷釘連接在一起，保證外骨骼肩關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)。

據(jù)圖4所示，外骨骼髖關(guān)節(jié)主要包括U形腰部支架47、背部支架減震器46、髖關(guān)節(jié)連接裝置17、髖關(guān)節(jié)連接裝置伸縮端18、外骨骼大腿伸縮裝置19與支撐減震器31，其中髖關(guān)節(jié)連接裝置17與髖關(guān)節(jié)連接軸16轉(zhuǎn)動(dòng)連接，髖關(guān)節(jié)連接裝置伸出端18與外骨骼大腿伸縮裝置19固定連接在一起；所述支撐減震器31外部為彈簧，內(nèi)部為可以伸縮的桿，支撐減震器31的一端支撐減震器連接第一孔20銷釘連接，另一端與支撐減震器連接第二孔15銷釘連接，當(dāng)背部支架轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支撐減震器31跟隨背部支架的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，背部支架不轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)支撐減震器31起到對(duì)背部支架1支撐的作用，并且由于支撐減震器31的外部為彈簧，在背部支架轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，起到一定的緩沖作用；背部支架1與U形腰部支架47通過腰部支架連接裝置48與背部支架連接裝置轉(zhuǎn)動(dòng)連接在一起，兩者之間有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)的自由度；背部支架減震器46固定安裝在背部支架1與腰部支架47之間，起到對(duì)背部支架的支撐與減震緩沖的作用。

結(jié)合圖4與圖5，外骨骼髖關(guān)節(jié)動(dòng)力裝置安裝在背部支架1的兩側(cè)，包括增量式編碼器3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、動(dòng)力輸出卡盤6、軸承擋盤7、動(dòng)力裝置第一外殼8、電機(jī)外殼9、諧波減速器10、動(dòng)力輸入卡盤11、輸出端卡盤軸承12、動(dòng)力輸出片13與絕對(duì)式編碼器14，動(dòng)力裝置分別安裝在外骨骼助力機(jī)器人背部支架的兩側(cè)；增量式編碼器3固定安裝在電機(jī)外殼9上，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的兩端為輸出端，其中一端深入到增量式編碼器3中，電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，增量式編碼器3測(cè)量電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，并將測(cè)得的角度信號(hào)傳遞給安裝在背部的中央控制器40；所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)4固定套在電機(jī)外殼9里面并與電池25電連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4兩端的輸出軸一端與增量式編碼器3連接，另一端與諧波減速器10的輸入端端口過盈連接在一起，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)將動(dòng)力傳遞給諧波減速器3，諧波減速器3將驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的轉(zhuǎn)速減速后傳遞給動(dòng)力輸入端卡盤11；所述諧波減速器10與動(dòng)力輸入端卡盤11螺栓固定連接在一起，當(dāng)動(dòng)力輸入端卡盤11轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)與動(dòng)力輸出端卡盤6卡在一起，以帶動(dòng)動(dòng)力輸出端卡盤6的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力輸出端卡盤6固定嵌套在背部支架1中的輸出卡盤凹槽23內(nèi)，當(dāng)動(dòng)力輸出端卡盤6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)背部支架1的運(yùn)動(dòng)，輸出端卡盤軸承12嵌套在動(dòng)力輸出卡盤的軸孔中，輸出端卡盤軸承12與動(dòng)力輸出端卡盤凸起軸過盈連接在一起，動(dòng)力輸入卡盤軸43與輸出端卡盤軸承12的內(nèi)壁過盈連接在一起；所述軸承擋盤7通過輸出端卡盤軸43上的螺紋孔與軸承擋盤7的螺紋孔固定連接在一起，軸承擋盤7起到對(duì)輸出端卡盤軸承12固定的作用，防止輸出端卡盤軸承12在工作時(shí)的脫落。當(dāng)動(dòng)力輸出卡盤11與動(dòng)力輸入卡盤6沒有卡在一起時(shí)，動(dòng)力輸入端卡盤6與動(dòng)力輸出端卡盤11之間的轉(zhuǎn)動(dòng)不會(huì)相互影響。諧波減速器外殼5與電機(jī)外殼9之間通過螺栓螺紋固定連接在一起，動(dòng)力裝置第一外殼8與諧波減速器外殼5通過動(dòng)力裝置第一外殼8上的動(dòng)力裝置第一外殼孔44與諧波減速器外殼5上的孔，動(dòng)力裝置第一外殼孔8固定連接在背部支架1上。所述動(dòng)力輸出片13通過螺紋孔固定連接在動(dòng)力輸出端卡盤凸起軸上，動(dòng)力輸出片軸43與絕對(duì)式編碼器14轉(zhuǎn)動(dòng)連接,當(dāng)動(dòng)力輸入卡盤6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)絕對(duì)式編碼器14的轉(zhuǎn)動(dòng)，絕對(duì)式編碼器14將測(cè)得角度值信號(hào)傳遞給中央控制器40。

據(jù)圖6所示，外骨骼腿包括外骨骼大腿伸縮裝置19、大腿伸縮固定器21、外骨骼大腿22、膝關(guān)節(jié)軸承支架24、膝關(guān)節(jié)伸縮裝置25、小腿伸縮固定器26、外骨骼大腿27，所述外骨骼伸縮裝置19的末端與外骨骼大腿27通過大腿伸縮固定器21將外骨骼伸縮裝置19與外骨骼大腿27連接在一起；所述膝關(guān)節(jié)軸承30內(nèi)孔并與外骨骼大腿22的末端過盈連接在一起；所述膝關(guān)節(jié)軸承支撐架24與膝關(guān)節(jié)軸承30的外壁過盈連接，膝關(guān)節(jié)軸承支撐架24與膝關(guān)節(jié)伸縮裝置25通過銷釘連接固定連接在一起，工作時(shí)膝關(guān)節(jié)伸縮裝置25隨膝關(guān)節(jié)軸承30的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)；所述膝關(guān)節(jié)伸縮裝置25末端與外骨骼大腿27通過小腿伸縮固定器26固定連接在一起。

據(jù)圖7所示，外骨骼小腿連接桿28、小腿連接板32、踝關(guān)節(jié)伸縮裝置34、外骨骼鞋支撐架39、外骨骼鞋37，所述外骨骼小腿連接桿28上開有連接桿孔29，外骨骼小腿連接桿28深入到踝關(guān)節(jié)連接裝置二中，通過螺栓將小腿連接板32、外骨骼小腿連接桿28與踝關(guān)節(jié)第二連接裝置33-2固定連接在一起；所述踝關(guān)節(jié)伸縮裝置34一端開有孔，并深入到踝關(guān)節(jié)第一連接裝置33-1中，通過螺栓將踝關(guān)節(jié)伸縮裝置34、踝關(guān)節(jié)第一連接裝置33-1與小腿連接板32固定連接在一起；所述兩側(cè)的外骨骼鞋支撐架39通過支撐架固定裝置35將其固定連接在一起，支撐架固定裝置35與踝關(guān)節(jié)伸縮裝置34轉(zhuǎn)動(dòng)連接；所述外骨骼鞋37通過外骨骼鞋連接器38與外骨骼鞋支撐架39轉(zhuǎn)動(dòng)連接，外骨骼鞋上的綁帶連接裝置用以安裝連接綁帶，將腳與外骨骼鞋進(jìn)行柔性綁縛在一起。

結(jié)合附圖8，所述中央控制器40包括角度信號(hào)分析模塊40-1與角度控制單元40-2；所述角度信號(hào)分析模塊40-1分別接受來自于外骨骼肩關(guān)節(jié)上的肩關(guān)節(jié)角度傳感器58與外骨骼髖關(guān)節(jié)上的增量式編碼器3與絕對(duì)式編碼器14的角度信號(hào)，角度信號(hào)分析模塊40-1將這些角度信號(hào)處理后傳遞給角度控制單元40-2，角度控制單元40-2控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的肩關(guān)節(jié)與動(dòng)力裝置中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)4與電源插座41電連接，為驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的轉(zhuǎn)動(dòng)提供電能。

本發(fā)明的工作過程如下：

當(dāng)人體在搬運(yùn)重物時(shí)，人體首先穿戴上外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人，根據(jù)穿戴者的身材,調(diào)整外骨骼下肢的長度。外骨骼下肢長度調(diào)節(jié)好后,人體穿戴好助力機(jī)器人其中背部綁帶2將人體與背部支架1柔性綁縛在一起，上臂綁帶51與下臂綁帶54將人胳膊與外骨骼上肢綁縛在一起。

人體穿戴好外骨骼搬運(yùn)助力機(jī)器人后,當(dāng)要彎腰搬運(yùn)重物時(shí)，人在彎腰的過程中，人體帶動(dòng)背部支架運(yùn)動(dòng)，由于動(dòng)力輸出端卡盤6固定安裝在背部支架1的輸出卡盤凹槽23中，所以背部支架1的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)力輸出端卡盤6的運(yùn)動(dòng)。此時(shí),人在彎腰運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)力輸出端卡盤6與動(dòng)力輸入端卡盤11并沒有卡在一起，人彎腰到一定角度后,動(dòng)力輸出端卡盤6與動(dòng)力輸入端卡盤11卡在一起。人在彎腰的帶動(dòng)輸出端卡盤運(yùn)動(dòng)的過程中,絕對(duì)式編碼器14測(cè)量人體彎腰的角度信號(hào)，并將角度信號(hào)傳遞給中央控制器40。當(dāng)人體運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)動(dòng)力輸出端卡盤6運(yùn)動(dòng)到預(yù)先設(shè)定好的角度值時(shí),此時(shí)動(dòng)力輸出端卡盤6與動(dòng)力輸入端卡盤11卡在一起，中央控制器40控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)4正轉(zhuǎn)帶動(dòng)動(dòng)力輸出端卡盤6正轉(zhuǎn)，由于此時(shí)動(dòng)力輸出端卡盤6與動(dòng)力輸入端卡盤11卡在一起，帶動(dòng)動(dòng)力輸入端卡盤11正轉(zhuǎn)，動(dòng)力輸入端卡盤11固定安裝在背部支架1的輸出卡盤凹槽23中帶動(dòng)背部支架的正轉(zhuǎn)。以此在搬運(yùn)時(shí)給人提供一定的輔助力量幫助人體抬起重物。當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4運(yùn)動(dòng)時(shí)，增量式編碼器3將測(cè)得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)4運(yùn)動(dòng)的角度信號(hào)傳遞給中央控制器40，當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4運(yùn)動(dòng)到預(yù)先設(shè)定好的角度值后，此時(shí)人體已經(jīng)抬起重物，動(dòng)力輸入端卡盤11回到運(yùn)動(dòng)的初始位置，增量式編碼器3將測(cè)得的驅(qū)動(dòng)電機(jī)4的角度信號(hào)傳遞給中央控制器40，中央控制器40控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)4翻轉(zhuǎn)，動(dòng)力輸入端卡盤11翻轉(zhuǎn)時(shí)，動(dòng)力輸入端卡盤11與動(dòng)力輸出端卡盤6脫離嚙合，當(dāng)動(dòng)力輸出端卡盤6恢復(fù)到初始位置時(shí)，增量式編碼器3將測(cè)得的角度信號(hào)傳遞給中央控制器40，中央控制器40控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

人體在搬運(yùn)過程中，外骨骼肩關(guān)節(jié)角度傳感器58檢測(cè)到肩關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，肩關(guān)節(jié)角度傳感器將角度信號(hào)傳遞給中央控制器，中央控制器會(huì)控制肩關(guān)節(jié)傳動(dòng)裝置電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，具體工作過程如髖關(guān)節(jié)的工作過程。

當(dāng)在搬運(yùn)物體時(shí)，當(dāng)肘關(guān)節(jié)彎曲到90～180°之間時(shí)肘關(guān)節(jié)自鎖機(jī)構(gòu)52對(duì)外骨骼上肢形成自鎖，起到對(duì)人體上肢支撐的作用。

發(fā)明雖然已經(jīng)給出了本發(fā)明的一些實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明精神的情況下，可以對(duì)本文的實(shí)施例進(jìn)行改變。上述實(shí)施例只是示例性的，不應(yīng)以本文的實(shí)施例作為本發(fā)明權(quán)利范圍的限定。