[发明专利]一种用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人

摘要

本发明涉及一种用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，该机器人包括左半部分和右半部分，左半部分和右半部分结构相同，所述右半部分从上至下依次包括：腰部模块、髋关节模块、大腿模块、小腿模块和踝关节模块；所述腰部模块的L型腰部支架远离微型液压马达的水平端面上固定有宽度调节板，所述宽度调节板包括挂耳部分和平板部分，平板部分与L型腰部支架的水平端面连接固定，在平板部分上沿水平方向设有限位槽，在限位槽内安装宽度调节压块，通过宽度调节压块在限位槽内的滑动压紧来实现宽度的调节；挂耳部分通过连接轴和套筒与腰部连接件铰接，套筒通过销轴实现定位。该机器人便于穿戴，在髋关节增加了外展内伸的自由度，具有仿生性。

主权项

1.一种用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，该机器人包括左半部分和右半部分，左半部分和右半部分结构相同，所述右半部分从上至下依次包括：腰部模块、髋关节模块、大腿模块、小腿模块和踝关节模块；其特征在于：

所述腰部模块包括：腰部外壳、L形腰部支架、连接轴、套筒、销轴、宽度调节板、宽度调节压块、微型液压马达、液压马达法兰和液压马达带轮；

所述L型腰部支架和腰部外壳通过螺钉连接在一起，L型腰部支架和腰部外壳形成的空腔内安装微型液压马达和髋关节模块，所述微型液压马达通过液压马达法兰固定在L型腰部支架的折角处，微型液压马达的输出轴通过键及顶丝连接液压马达带轮，液压马达带轮通过同步带连接髋关节模块的髋关节带轮；L型腰部支架远离微型液压马达的水平端面上固定有宽度调节板，所述宽度调节板包括挂耳部分和平板部分，平板部分与L型腰部支架的水平端面连接固定，在平板部分上沿水平方向设有限位槽，在限位槽内安装宽度调节压块，通过宽度调节压块在限位槽内的滑动压紧来实现宽度的调节；挂耳部分伸出平板部分上方，挂耳部分通过连接轴和套筒与腰部连接件铰接，套筒通过销轴实现定位，通过宽度调节板绕连接轴的转动实现大腿的外展/内收自由度；L型腰部支架与人体腰部接触，左右两个腰部模块通过腰部连接件连接。

2.根据权利要求1所述的用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于所述髋关节模块包括：轴盖、轴承端盖、外侧股盖、弧板、双列角接触轴承、髋关节带轮、内侧股盖、髋关节轴、垫块和大腿长度调节杆；所述髋关节轴通过螺钉固定到L型腰部支架的竖直端面上成为定轴；在髋关节轴上固定髋关节带轮，在髋关节轴与髋关节带轮之间安装双列角接触轴承，通过轴盖、轴承端盖、髋关节轴的轴肩实现轴向固定；所述外侧股盖和内侧股盖形状相同，外侧股盖和内侧股盖的上半部分固定在髋关节带轮上，轴承端盖用于固定双列角接触轴承，且轴承端盖的上部固定在髋关节带轮的上部，外侧股盖和内侧股盖的下半部分用于连接大腿长度调节杆，大腿长度调节杆向下伸出L型腰部支架；内外侧股盖之间具有间隙，在间隙中安装弧板，髋关节带轮被外侧股盖、内侧股盖及弧板包裹，在外侧股盖的下端之间通过垫块连接；髋关节带轮通过同步带与液压马达带轮相连。

3.根据权利要求2所述的用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于所述大腿模块包括外侧大腿装饰件、大腿长度调节压块、大腿支架、大腿液压缸铰点轴、液压缸、内侧大腿装饰件，所述大腿支架的内侧上部设有调节杆凹槽，下部为镂空弧形结构，在调节杆凹槽的上部后方设有吊耳；大腿长度调节压块一侧也设有调节杆凹槽，大腿支架上的调节杆凹槽用于放置大腿长度调节杆，大腿长度调节压块上的调节杆凹槽用于压紧大腿长度调节杆，大腿支架与大腿长度调节压块通过螺栓固定连接；大腿长度调节压块与大腿支架相应的位置上也设有吊耳，所述液压缸铰点轴安装在长度调节压块和大腿支架的吊耳上，液压缸上端安装在液压缸铰点轴上；在大腿支架的外侧粘合外侧大腿装饰件，在大腿支架和大腿长度调节压块的内侧粘合内侧大腿装饰件；内侧大腿装饰件和外侧大腿装饰件的整体形状与大腿支架相匹配。

4.根据权利要求3所述的用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于所述小腿模块包括膝关节块、膝关节轴、小腿液压缸铰点轴、小腿大胫管、小腿小胫管、长度调节卡箍、外侧小腿装饰件、内侧小腿装饰件；所述膝关节块的上部设有用于连接大腿支架下端的大腿连接孔，后方设有用于连接液压缸下端的吊耳，下部设有用于安装小腿大胫管的空腔；膝关节块通过膝关节轴与大腿支架铰接，通过小腿液压缸铰点轴与液压缸铰接，小腿液压缸铰点轴安装在膝关节块的吊耳上；所述膝关节块也采用镂空弧形结构，膝关节块下端通过螺钉上紧产生夹持力夹紧小腿大胫管；所述小腿大胫管下端开有豁口，与小腿小胫管套接，小腿大胫管与小腿小胫管通过长度调节卡箍夹紧；在膝关节块下方的小腿大胫管的内外两侧分别粘合内侧小腿装饰件、外侧小腿装饰件，所述外侧小腿装饰件、内侧小腿装饰件与长度调节卡箍相连成一体。

5.根据权利要求4所述的用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于所述踝关节模块包括踝关节连接块、踝关节转轴、滚珠上支架、滚珠、滚珠保持架、滚珠下支架、踝关节脚支、鞋子；所述踝关节连接块上部设有圆形凹槽，该圆形凹槽与小腿小胫管相配合通过焊接将踝关节连接块与小腿小胫管固连；踝关节连接块的下部设有供滚珠上支架上端插入的凹槽，踝关节连接块与滚珠上支架通过踝关节转轴铰接；滚珠放入滚珠保持架，滚珠上支架下端设有螺纹，滚珠上支架、滚珠下支架和滚珠保持架通过带帽螺母连接，滚珠上支架、滚珠下支架和滚珠保持架组合形成滚珠空腔；踝关节脚支的上部设用于安装滚珠保持架的圆柱凹槽，滚珠保持架与踝关节脚支两者通过粘接胶合；踝关节脚支的底部与鞋子的侧面固定连接。

6.根据权利要求5所述的用于辅助搬运的仿生下肢外骨骼机器人，其特征在于所述鞋子内设有压力鞋垫，压力鞋垫的第一跖骨、第四与第五跖骨之间、足根部位置均设有薄膜压力传感器。