[实用新型]一种增力型穿戴机器人肩部机构

说明书

本实用新型公开了一种增力型穿戴机器人肩部机构，它解决了现有技术中增力性穿戴机械臂肩部设计复杂的问题，具有结构简单、运动范围扩大的有益效果，其方案如下：机构包括第一连杆，第一连杆与第二连杆间隔设定距离设置，且两根连杆的前侧与第一连接件铰接连接，两根连杆的后侧与第二连接件铰接连接，在第一连杆的前侧设有第一旋转关节，第一连杆、第二连杆、第一连接件与第二连接件构成第一平行四边形；第三连杆，第三连杆与第四连杆间隔设定距离设置，且第三连杆与第四连杆前侧与第三连接件铰接连接，第三连杆与第四连杆后侧均与第二连杆实现铰接连接。

技术领域

本实用新型涉及机器人穿戴领域，特别是涉及一种增力型穿戴机器人肩部机构。

背景技术

穿戴型机器人是近年来机器人领域研究的一个热点，主要分为上肢、下肢和全身穿戴系统三类。而人体上肢主要从事精细化操作，因此将人作为控制主体，依靠外部动力进一步扩大上肢的生理能力与环境适应力，如进一步提高人举起重物的能力，对于拓展人类的活动领域与工作效率有着积极的意义，在许多领域也有着很好的应用前景。

从解剖学可知，人体上肢具有复杂的生理结构，要令穿戴机械臂与上肢能实现良好的协作，需使得穿戴机构的自由度与上肢尽可能保持一致。这样会导致机构极为复杂，成本随之攀升，一定程度限制其应用领域和范围，特别是上肢中最为复杂的肩胛区，更是上肢穿戴型机械臂的设计重点和难点。目前肩部穿戴机构普遍是用三个旋转轴相互垂直的旋转关节来将肩关节近似为球关节，通常具有三个驱动电机，三个旋转关节，旋转轴空间内互相垂直且交汇于一点。这种设计存在一些弊端，如肩部机构重量增加、各部件间以及部件与人体间容易发生碰撞、工作空间小，难以实现便携穿戴等，同时控制上需考虑其奇异性，增加了控制难度。在一定程度上缩小了应用范围，提升了设计难度。

因此，对于增力型穿戴机械臂肩部机构的设计，需在保证运动性能和增力效果的前提下，尽可能降低其结构的复杂度、机构重量并扩大其运动范围。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种增力型穿戴机器人肩部机构，该机构可实现三维空间内球关节运动模拟，摆脱传统设计方法中易碰撞、机构复杂、重量重以及成本高等问题。

一种增力型穿戴机器人肩部机构的具体方案如下：

一种增力型穿戴机器人肩部机构，包括：

第一连杆，第一连杆与第二连杆间隔设定距离设置，且两根连杆的前侧与第一连接件铰接连接，两根连杆的后侧与第二连接件铰接连接，在第一连杆的前侧设有第一旋转关节，第一连杆、第二连杆、第一连接件与第二连接件构成第一平行四边形；

第三连杆，第三连杆与第四连杆间隔设定距离设置，且第三连杆与第四连杆前侧与第三连接件铰接连接，第三连杆与第四连杆后侧均与第二连杆实现铰接连接，在第三连杆的前侧设有第二旋转关节，第三连杆、第四连杆、第三连接件和第二连杆构成第二平行四边形；

第一旋转关节绕X轴或Y轴旋转，第二旋转关节绕Y轴或X轴旋转，由第一连杆、第二连杆、第一平行四边形和第二平行四边形构成的双平行四边形机构可绕Z轴实现旋转，其中X、Y、Z空间相互垂直，进而实现三维空间内球关节运动模拟的同时，有效降低整个肩部机构的重量，同时，各个连杆通过铰接连接，负载施加后，可通过铰接点进行力的分散，有效提高了机构的增力性能，而无需增加主动的驱动关节。

为了减轻连杆的质量，所述第一连杆、第二连杆、第三连杆和第四连杆的前侧均为拨叉型。

为了配合第一连杆与第二连杆的形状，同时保证机构的运动灵活性，所述第一连接件包括第一上连接件和第一下连接件，且第一上连接件和第一下连接件的两端分别与第一连杆、第二连杆铰接设置。

所述第一连杆与第二连杆的后侧均设置开口，所述第二连接件设于该开口内。