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[发明专利]一种可穿戴式变刚度绳驱动系统-CN202210452191.X有效
发明人：朱爱斌;屠尧;宋纪元;毛涵 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-04-27 - 公布日： 2023-10-03 - 主分类号： B25J9/10 文献下载
摘要：本发明公开了一种可穿戴式变刚度绳驱动系统，包括变刚度绳驱动系统和变刚度弹性机构，变刚度绳驱动系统中包括驱动电机，驱动电机为绳驱动系统提供动力，绳驱动系统中单个驱动关节包含且屈钢丝绳、伸钢丝绳和驱动轮，驱动轮表面包括屈钢丝绳固定孔和伸钢丝绳固定孔，驱动轮侧面设置有屈钢丝绳线槽和伸钢丝绳线槽，屈钢丝绳上的屈钢丝绳固定块设置在屈钢丝绳固定孔中，屈钢丝绳依次缠绕在屈钢丝绳线槽中和引导滑轮中，伸钢丝绳上的伸钢丝绳固定块设置在伸钢丝绳固定孔中，伸钢丝绳依次缠绕在驱动轮的伸钢丝绳线槽中和另一个引导滑轮中，本发明通过穿戴的方式背负在人体的背部或腰部，动力由机构中的钢丝绳输出，具有便于穿戴且交互舒适的特点。
一种穿戴刚度驱动系统

[发明专利]矿井下多传感器信息融合自主避障导航方法-CN202210461952.8在审
发明人：朱爱斌;安德麟;吕继双;闫金宝;屠尧;越现;康鹏;周旭;安四元 -专利权人：西安交通大学;中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
申请日： 2022-04-28 - 公布日： 2022-08-02 - 主分类号： G06K9/62 文献下载
摘要：本发明公开了一种矿井下多传感器信息融合自主避障导航方法，包括以下步骤；步骤1：通过超声波测距方法，实时监测获取障碍物的距离信息；步骤2：构建无人驾驶车辆下位机控制系统；步骤3：通过环境特征提取，对无人车辆目的地进行定位；步骤4：对多源数据融合感知，实现矿井下无人车辆感知障碍、自主避障以及井下自主定位导航。本发明利用iBeacon粗定位和激光雷达矢量线段匹配细定位对井下环境进行定位导航，基于融合感知的方法获取障碍分布距离信息，并通过蓝牙基站信号强度与距离的关系拟合曲线降低距离误差，以此来提高定位导航精度，解决现有技术中存在的不足。
矿井传感器信息融合自主导航方法

[发明专利]一种基于改进势场栅格的机器人路径规划方法-CN202210461306.1在审
发明人：朱爱斌;越现;吕继双;安四元;屠尧;安德麟;闫金宝;康鹏;周旭 -专利权人：西安交通大学;中国煤炭科工集团太原研究院有限公司
申请日： 2022-04-28 - 公布日： 2022-07-29 - 主分类号： G05D1/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于改进势场栅格的机器人路径规划方法，包括以下步骤；首先设置势场函数的参数及机器人的相关参数，对机器人的工作环境进行划分，再为每个栅格赋予势场值保证目标点的势场值为全局最小；获取机器人当前位置参数，选取总的势函数作为启发函数，使得每次在栅格选取时，选择一个相对于其他栅格距离障碍物最远距离目标点最近的栅格节点，若到达目标点则程序结束，否则进行下一步；重新进行赋值，计算机器人所受到的引力和斥力，得到总体的势场合力，逃离局部极小区域，以降低搜索盲目性，实现机器人以较高效率跳出局部极小区域，以最优路径到达目标点。本发明能够使机器人以最优路径到达目标地点。
一种基于改进栅格机器人路径规划方法

[发明专利]一种变位移式磁流体可变阻尼旋转关节-CN202210452193.9在审
发明人：朱爱斌;宋纪元;毛涵;屠尧 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2022-04-27 - 公布日： 2022-07-22 - 主分类号： F16F9/53 文献下载
摘要：本发明公开了一种变位移式磁流体可变阻尼旋转关节，包括定子导磁片模块和转子导磁片模块，所述定子导磁片模块包括放置在磁流体腔壳内的定子导磁片，定子导磁片设置多个，沿轴向排布，定子导磁片之间存在定子导磁片隔离块，导磁片隔离块设置在定子导磁片表面，使得定子导磁片之间存在间隙；所述转子导磁片模块包括套在转子空心轴的导槽上的多个转子导磁片，沿轴向排布，转子导磁片之间存在转子导磁片隔离块，转子导磁片隔离块设置在转子导磁片上，使得转子导磁片之间存在间隙。本发明采用高强度永磁体产生磁场，控制小型电机调节永磁体在关节腔中的位置，从而改变关节中磁流体的形态，实现对关节阻尼的调节。
一种位移流体可变阻尼旋转关节

[发明专利]一种套索驱动髋关节串联弹性助力外骨骼机器人-CN202011400438.0有效
发明人：朱爱斌;王英旭;屠尧;朱鹏程;许鹏;侯卫坤;姚丹丹;段琛 -专利权人：西安交通大学;西安市红会医院
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2022-06-07 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：一种套索驱动髋关节串联弹性助力外骨骼机器人，包括腰部连接机构和腿部连接机构，腰部连接机构两侧设置有腿部连接机构，腰部连接机构两侧分别设置有电机处串联弹性模块，腿部连接机构顶部设置有髋关节处串联弹性模块，所述髋关节处串联弹性模块与电机处串联弹性模块通过套索传动机构连接传动，髋关节处串联弹性模块、电机处串联弹性模块和套索传动机构通过驱动及传感系统提供控制与动力。本发明能够实现为行走能力弱人群如老年人或患病康复人群的行走辅助，亦可为日常生活中需进行长时间、长距离行走人群提供行走助力，结合人机交互、意图感知技术，进一步实现人体运动辅助，实现人体运动能力提升。
一种套索驱动髋关节串联弹性助力骨骼机器人

[发明专利]一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置-CN201811484408.5有效
发明人：朱爱斌;沈皇;申志涛;宋纪元;屠尧;郑威豪 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-12-06 - 公布日： 2022-05-06 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：一种仿人体脊柱的外骨骼背部装置，包括肩部组件及由上至下依次排列并连接的第一椎体、第二椎体、第三椎体、第四椎体、第五椎体、第六椎体、第七椎体，肩部组件包括两个呈V字形的肩部弯曲板，两个肩部弯曲板分别与肩部横板固定连接，肩部横板与肩部V形板的两上端部固定连接，肩部V形板的底部与第一椎体相连，第七椎体与底部组件相连，弹性绳组件的弹性绳从底部组件、第七椎体、第六椎体、第五椎体、第四椎体、第三椎体、第二椎体及第一椎体左侧通孔穿过，并绕过第一椎体顶部后从其右侧通孔依次向下穿过，将底部组件及各椎体串联在一起，各个椎体均具有4个自由度，保证装置整体运动灵活性、用户的穿戴舒适性。
一种人体脊柱骨骼背部装置

[发明专利]一种航天员舱外活动手部助力外骨骼-CN202011405107.6有效
发明人：朱爱斌;黄虎;邹佳峻;屠尧;宋纪元 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2020-12-04 - 公布日： 2022-05-03 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：一种航天员舱外活动手部助力外骨骼，包括手套模块、套索模块和动力模块；手套模块分为手套掌心侧和手套掌背侧，通过套索模块连接到动力模块的输出端。本发明增加舱外航天服手套的主动助力特性，同时提升手套的灵活性和可靠性，可以很好地解决舱外航天服手套导致的抓握力下降和手部疲劳损伤的问题，同时提高舱外活动任务的执行效率。
一种航天员活动助力骨骼

[发明专利]一种保持核桃仁完整的核桃去壳机器人-CN202010130266.3有效
发明人：朱爱斌;宋纪元;屠尧 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2020-02-28 - 公布日： 2021-08-10 - 主分类号： A23N5/00 文献下载
摘要：一种保持核桃仁完整的核桃去壳机器人，包括机构支撑架，机构支撑架包括左右两边对称设置的密封舱支撑架和分离机构支撑架，所述的密封舱支撑架和分离机构支撑架之间通过移动机构支撑架相连，密封舱支撑架内部放置有压力机构，分离机构支撑架内部放置有分离机构，移动机构支撑架上设置有移动机构。本发明采用失压法和振动筛选法结合，使核桃外壳破裂并分离核桃壳和果仁，满足大批量核桃去壳过程。
一种保持核桃仁完整核桃去壳机器人

[发明专利]一种基于套索外骨骼的下肢原地康复训练设备-CN202110066502.4在审
发明人：朱爱斌;王英旭;许鹏;侯卫坤;屠尧;黄虎;姚丹丹;段琛 -专利权人：西安交通大学;西安市红会医院
申请日： 2021-01-19 - 公布日： 2021-06-01 - 主分类号： A61H1/02 文献下载
摘要：一种基于套索外骨骼的下肢原地康复训练设备，包括可移动式围栏保护装置、串联弹性下肢套索外骨骼机器人、控制驱动系统、交互显示系统；所述可移动式围栏保护装置上分别设置有串联弹性下肢套索外骨骼机器人、控制驱动系统和交互显示系统；串联弹性下肢套索外骨骼机器人通过控制驱动系统进行控制。本发明能够为下肢行走障碍人士或是由于下肢疾病进行手术后进行术后辅助训练的人群进行康复训练的设备，结合人机交互、意图感知技术，进一步提升康复训练效果，改善其疾病症状或促进术后恢复，实现患者的行走能力恢复或提升，提高其生活质量。
一种基于套索骨骼下肢原地康复训练设备

[发明专利]一种航天员低重力运动模拟外骨骼-CN202010221509.4有效
发明人：朱爱斌;宋纪元;屠尧 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2020-03-26 - 公布日： 2021-04-27 - 主分类号： G09B9/00 文献下载
摘要：一种航天员低重力运动模拟外骨骼，包括整体重力平衡机构，整体重力平衡机构上设置有外骨骼背部平衡机构，外骨骼背部平衡机构下端两侧通过外骨骼腿部和外骨骼足部相连。底座和下肢之间外骨骼存在平行四边形弹簧重力补偿机构，可根据不同的穿戴者和不同的运动状态对重力进行实时补偿。同时，在人体下肢的外骨骼部分采用并联的平行四边形弹簧机构对腿部的重力平衡，髋关节和膝关节的串联弹性驱动器使得人体在运动过程中能够外骨骼能够柔顺跟随，并且实时主动平衡腿部重力。本发明满足传递大重力负载的情况下精确力控，灵活跟随运动，增加穿戴者的舒适性。
一种航天员重力运动模拟骨骼

[发明专利]腰部外骨骼机器人-CN201811484414.0有效
发明人：朱爱斌;沈皇;申志涛;宋纪元;屠尧;郑威豪 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-12-06 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：腰部外骨骼机器人，包括背部支撑装置、髋部连接装置、腿部储能装置及顶腿装置，背部支撑装置与髋部连接装置中部固定连接，髋部连接装置的两端部与腿部储能装置固定连接，腿部储能装置与顶腿装置固定连接，背部支撑装置可贴合地穿戴于人体的背部，极大地改善了人体穿戴的舒适性，穿戴步骤简单，操作简单快捷，腿部储能装置采用曲柄滑块机构结合弹簧的设计方式，完成对用户穿戴外骨骼弯腰时的能量储存后，当人体从弯腰状态向站立状态转换时，弹簧储存的能量能够逆向地经过曲柄滑块机构传递到背部支撑装置，结构简单且助力效果佳，顶腿装置可以很好地贴合于人体的大腿，保证用户穿戴的舒适性，具有结构精简、灵活性高的特点。
腰部骨骼机器人

[发明专利]一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机-CN201811375344.5有效
发明人：朱爱斌;屠尧;宋纪元;郑威豪;申志涛;沈皇 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-11-19 - 公布日： 2021-01-15 - 主分类号： B64D47/00 文献下载
摘要：一种高压输电线线上滑行装置及加装该装置的无人机，滑行装置包括悬臂旋转机构，悬臂旋转机构包括呈S形的旋转台，两个相同的驱动机构通过悬臂连接机构固定在悬臂旋转机构两端，呈中心对称分布，旋转台由旋转电机驱动，可带动两个驱动机构顺时针或逆时针旋转，驱动机构包括驱动轮，驱动轮由电机驱动，无人机加装在滑行装置的下方，能够保证重心在驱动轮下方，从结构上实现滑行装置运动的稳定，当遇到障碍物时，无人机可以先定点悬停起飞，并上升一定的距离，此时悬臂旋转机构将悬臂顺时针旋转90度，使滑行装置的驱动轮和输电线垂直，无人机沿竖直方向下降，绕过障碍物飞行然后再降落在高压输电线上进行滑行巡检，具有结构精简、稳定的特点。
一种高压输电线线上滑行装置无人机

[发明专利]一种腿部支撑外骨骼-CN201811484407.0有效
发明人：朱爱斌;申志涛;沈皇;宋纪元;屠尧;郑威豪 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-12-06 - 公布日： 2020-11-17 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：一种腿部支撑外骨骼，包括坐垫板模块、支撑角度调节模块、人体运动意图感应控制模块和脚部模块，坐垫板模块通过曲面设计的坐垫板和缓冲组件，能够最大贴合人体腿部，缓冲组件可根据不同挡位的坐姿自适应的调整坐垫板的倾斜度，提高坐姿的稳定性；支撑角度调节模块通过运动意图感应控制支撑角度，智能识别坐姿状态并自动支撑，通过传感器采集肢体角度、压力等信息，由微处理器控制推拉电磁铁的运动，进而控制机构运动，在非工作模式下，外骨骼自由转动最小角度为35°，满足人体正常活动的需要，不会干涉穿戴者的行走、上楼梯等动作，灵活性高。
一种腿部支撑骨骼

[发明专利]一种下肢助力外骨骼分段式足部结构-CN201811377483.1有效
发明人：朱爱斌;宋纪元;屠尧;沈皇;申志涛;郑威豪 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-11-19 - 公布日： 2020-11-10 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种下肢助力外骨骼分段式足部结构，在足部的踝关节部分采用扭转可回正的弹性盘式机构，使得人体踝关节运动时外骨骼足部的踝关节部位可跟随运动，弹簧的形变使得外骨骼系统的动态性增加，柔顺性增强，在外骨骼足部的趾关节进行分离式铰连设计，将外骨骼足部的前脚掌部位与后脚掌分开，且前脚掌分为左右两部分，使得外骨骼足部趾关节部位能够在人体步态中随动运动，减小外骨骼对人体足部运动的约束，在穿戴外骨骼时能够适应不平整路面，增大外骨骼足部与地面的最大接触面积，使外骨骼在支撑相时能够稳定支撑。采用多段式刚柔复合型足部，更高程度上拟合人体足部的运动姿态，满足人体穿戴助力外骨骼在运动时的灵活性与随动性。
一种下肢助力骨骼段式足部结构

[发明专利]一种助力外骨骼髋关节结构-CN201811377390.9有效
发明人：朱爱斌;宋纪元;屠尧;沈皇;申志涛;郑威豪 -专利权人：西安交通大学
申请日： 2018-11-19 - 公布日： 2020-10-27 - 主分类号： B25J9/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种助力外骨骼髋关节结构，通过设置腰部主体结构以及对称设置于腰部主体结构两侧的髋关节结构，利用右腰部结构件和髋关节转接板双孔结构内分别设有一个运动连接轴，两个运动连接轴的端部分别固定有髋关节内外展运动机构和髋关节动力机构，髋关节内外展运动机构和髋关节动力机构通过连接固定件连接为一体，髋关节内外展运动机构下端设有用于与外骨骼腿膝部连接的大腿部外管，实现髋膝踝关节的多自由度式的刚柔结合式的结构，可更高程度地拟合人体关节的运动状态；满足在紧凑空间下使得外骨骼的关节能够具有高动态特性，输出的动力可精确控制并能与人体之间柔性交互，在不确定的外界环境中应对规划以外的力的冲击，保护机器人本体。
一种助力骨骼髋关节结构

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