[发明专利]一种可变助力力矩的上肢助力外骨骼机器人

权利要求书

1.一种可变助力力矩的上肢助力外骨骼机器人，其特征在于，包括：肩部调节机构、变力臂机构、高度调节机构和宽度调节机构；

所述肩部调节机构包括手臂绑缚连接件、肩部调节杆和肩部连接杆；手臂绑缚连接件和肩部调节杆通过螺钉固连，肩部调节杆套接于肩部连接杆外，可进行滑动，再通过圆柱销卡住两者间的圆孔进行限位，从而实现尺寸调节，适配不同人的手臂长度；

所述变力臂机构包括滑槽板、滑块、盖板、连架杆、主支撑杆和气弹簧；两块滑槽板通过螺钉固连于肩部连接杆两侧，滑槽板末端用螺钉与盖板固定连接，滑块两边突出并卡于两块滑槽板之间，可在滑槽板的滑槽内自由滑动，滑块两端的突出位置分别与两根连架杆铰接，底部与气弹簧铰接，连架杆另一端与主支撑杆通过销钉铰接，主支撑杆上端与两滑槽板铰接；气弹簧提供恒定的拉力，人手从低到高托举重物的过程中，滑块带着气弹簧一端滑动，气弹簧拉力与滑槽板旋转中心的力臂从小到大变化，从而为搬运作业提供合理的柔性助力；

所述高度调节机构包括调节滑杆、旋钮和槽杆；调节滑杆上端通过螺钉和主支撑杆固连，并与气弹簧铰接，调节滑杆套接于槽杆外，可自由上下滑动，旋钮旋入调节滑杆的螺纹孔内，槽杆表面设置有凹槽，通过旋紧旋钮，使旋钮嵌于凹槽内，进而固定调节滑杆和槽杆；

所述宽度调节机构包括球轴承、轴承座、连接块和腰托；球轴承外圈嵌入在轴承座内，内圈紧套槽杆，并在轴承座内能够自由转动，以适应人体手臂各个方向的运动；连接块表面打有两组四排螺纹孔，分别用于与轴承座和腰托通过螺钉连接，通过调整对齐不同的螺纹孔位，实现宽度的多级调节，以适应多场景下的不同作业人员；

上肢助力外骨骼机器人使用时，通过手臂绑缚连接件上的绑缚带将肩部调节机构穿戴于作业人员的大臂上，包裹住作业人员的整个手臂；同时，腰部与腰托缝合的腰带围绕人体腰部，通过扣紧卡扣，即可穿戴在人体腰部。

2.根据权利要求1所述的一种可变助力力矩的上肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述滑槽板两端的轴线夹角α为42°±0.5°，滑槽板一端打有螺纹孔，用于连接肩部部件进而连接穿戴者的手臂，另一端设有滑槽，中间打有铰接孔，滑槽的长度范围可适配穿戴者举升手臂的过程中滑块的滑动范围，滑槽板打螺纹孔的一端与设置滑槽端到铰接孔的距离比为1：3，滑槽板卡入滑块后进而连接气弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种可变助力力矩的上肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述气弹簧为可拆卸式的气弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种可变助力力矩的上肢助力外骨骼机器人，其特征在于，所述变力臂机构为曲柄滑块机构，设主支撑杆与两滑槽板间的铰接点到主支撑杆与连架杆间的铰接点的长度a，连架杆长度b，a的长度为60mm，b的长度为80mm。