[发明专利]基于外骨骼的拉绳自动可调节装置及助力搬运方法

说明书

本发明公开了一种基于外骨骼的拉绳自动可调节装置及助力搬运方法，所述装置包括箱体、传动机构、自锁机构、背部连接机构、信号采集模块和控制驱动模块，所述信号采集模块、控制驱动模块和自锁机构依次连接，控制驱动模块用于在接收到信号采集模块传递的压力信号后实现对自锁机构的控制，所述传动机构和自锁机构设置在箱体内，传动机构用于使拉绳拉出或卷缩，自锁机构用于在搬运重物时固定拉绳长度，所述背部连接机构固定在箱体上。本发明装置能够应用于穿戴式腰部外骨骼装备，可以方便可靠地实现工业领域徒手搬运过程拉绳长度的自动可调节，减轻搬运过程手臂肌肉的负担。

技术领域

本发明涉及一种基于外骨骼的拉绳自动可调节装置及助力搬运方法，可应用于穿戴式腰部外骨骼装备，属于人机交互领域。

背景技术

在中国制造业领域，虽然自动化设备已广泛使用，但生产线上需要徒手搬运的工人仍占一部分比例。长期徒手搬运容易导致工作效率下降、肌肉受伤风险增加，存在安全隐患。

目前，已有大量的被动式辅助外骨骼出现在工业领域，但多数外骨骼只注重对腰部肌肉的保护；部分外骨骼对手臂的助力由于拉绳、织带的长度不可调，而在搬运过程中对穿戴者造成不便。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供了一种基于外骨骼的拉绳自动可调节装置，该装置能够应用于穿戴式腰部外骨骼装备，可以方便可靠地实现工业领域徒手搬运过程拉绳长度的自动可调节，减轻搬运过程手臂肌肉的负担。

本发明的第二个目的在于提供一种助力搬运方法，该方法基于上述拉绳自动可调节装置实现。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于外骨骼的拉绳自动可调节装置，包括箱体、传动机构、自锁机构、背部连接机构、信号采集模块和控制驱动模块，所述信号采集模块、控制驱动模块和自锁机构依次连接，控制驱动模块用于在接收到信号采集模块传递的压力信号后实现对自锁机构的控制，所述传动机构和自锁机构设置在箱体内，传动机构用于使拉绳拉出或卷缩，自锁机构用于在搬运重物时固定拉绳长度，所述背部连接机构固定在箱体上。

进一步的，所述自锁机构包括连接头、连接杆、棘爪和棘轮，所述连接杆为两根，所述棘爪为两只，所述棘轮为两个，两只棘爪和两个棘轮均为对称设置，且两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

所述连接头的一端与控制驱动模块连接，连接头的另一端与两根连接杆的一端铰接在一起，每根连接杆的另一端与对应的棘爪铰接；在未搬运重物时，每只棘爪位于对应的棘轮上方；在搬运重物时，信号采集模块采集到压力信号，并传递给控制驱动模块，以使控制驱动模块驱动连接头下推连接杆，从而带动棘爪向下移动与棘轮接触，实现对棘轮的锁定，以固定拉绳长度。

进一步的，所述传动机构为两个，两个传动机构为对称设置，且两个传动机构、两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

每个传动机构包括转轴、导绳槽、卷簧和外盖，所述导绳槽缠有一条拉绳，且导绳槽固定在转轴上，所述卷簧的内圈固定在转轴上，所述外盖限定对应棘轮的轴向自由度，且外盖与卷簧固定连接。

进一步的，所述箱体包括外壳、外支撑板、内支撑板、支撑杆和导孔，所述外支撑板为两块，所述导孔为两个，两块外支撑板和两个导孔均为对称设置，且两块外支撑板、两个导孔、两个传动机构、两根连接杆、两只棘爪和两个棘轮为一一对应的关系；

两块外支撑板、内支撑板和支撑杆设置在外壳内，且每块外支撑板与对应传动机构的转轴一端连接，内支撑板分别与两个传动机构的转轴另一端连接，所述自锁机构的两只棘爪一端固定在支撑杆上，两个导孔设置在外壳上，每个传动机构的导绳槽上的拉绳一端穿过对应的导孔，并经过肩部与穿戴者的手掌固定。