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CN106726199B - 一种助老助残机器人 - Google Patents

一种助老助残机器人 Download PDF

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CN106726199B
CN106726199B CN201611190558.6A CN201611190558A CN106726199B CN 106726199 B CN106726199 B CN 106726199B CN 201611190558 A CN201611190558 A CN 201611190558A CN 106726199 B CN106726199 B CN 106726199B
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孙丽丽
张稳
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孙文
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Abstract

本发明涉及一种助老助残机器人，包括车体、安装在车体下部的驱动装置、移动装置，驱动装置驱使移动装置运转。车体上还安装有辅助手臂、太阳能板充电装置、操纵装置，操纵装置控制辅助手臂运动，辅助手臂上安装有手爪，太阳能板充电装置与驱动装置、移动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连。本发明制作成本低，结构简单，操作难度低，维护方便，工作性能可靠，自动化程度较高，便于帮助老人和残疾人提高生活自理能力。

Description

一种助老助残机器人
技术领域
本发明涉及服务机器人技术领域，具体的说是一种助老助残机器人。
背景技术
相关数据统计显示，全世界60岁以上的老年人口已达到6亿左右，人口老龄化已成为世界范围的重大社会问题。我国60岁及其以上老年人口已达1.32亿，占全国总人口的10％，并以年均3.32％的速度持续增长。预计到2015年，60岁以上的人口将超过2亿，占总人口的14％，其中老年病患者约有50％需要护理服务。此外，我国还有各类残疾人约6千万，约占我国总人口的5％。因此，我国合计需要进行护理的人口大约为1亿人。人口的加速老龄化使医疗和社会保险系统面临前所未有的压力，高龄老年人的自我照料能力差，主要由家庭护理，护理费用高，劳动强度大，护理条件急需改善。在我国的13亿人口中，家庭数3～4亿，有功能障碍者或需看护人员的家庭，占全国家庭总户数的1/10，即3577万左右。面对这些问题，各种助老助残设施也在研发和实际应用当中。
现如今行动不便的老年人和残疾人大部分都选择轮椅作为他们的代步工具，随着社会的进步和各种助老助残设施的完善，轮椅也由最初的普通结构逐渐向智能化转变，然而现有的轮椅等设备还不能实现辅助老人和残疾人实现生活自理，自动化程度也相对较低。
发明内容
针对上述技术的缺陷，本发明提出一种助老助残机器人。
一种助老助残机器人，包括车体、安装在车体下部的驱动装置、移动装置，所述驱动装置驱使移动装置运转。所述车体上还安装有辅助手臂、太阳能板充电装置、操纵装置，所述操纵装置控制辅助手臂运动，所述辅助手臂上安装有手爪，太阳能板充电装置与驱动装置、移动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连。
所述驱动装置包括与太阳能板充电装置通过电线相连的第一驱动电机、与第一驱动电机相连的减速器，所述减速器的输出轴与移动装置相连；
所述移动装置包括安装在车体底部的驱动轮、前辅助轮、后辅助轮，所述驱动轮与减速器的输出轴相连；
所述辅助手臂包括腰部、安装在腰部上的大臂、安装在大臂上的小臂、安装在小臂上的手腕和安装在手腕上的手爪。
所述腰部包括安装在车体上的第一电机支架、安装在电机支架上的第二驱动电机。
所述大臂包括安装在第二驱动电机的输出轴上的第二电机支架、安装在第二电机支架上的第三驱动电机、安装在第三驱动电机的输出轴上的第一主动锥齿轮、与第一主动锥齿轮啮合的第一从动锥齿轮。
所述小臂包括与第一从动锥齿轮相连的第三电机支架、安装在第三电机支架上的第四驱动电机、安装在第四驱动电机上的第二主动锥齿轮、与第二主动锥齿轮啮合的第二从动锥齿轮。
所述手腕包括与第二从动锥齿轮相连的第四电机支架、安装在第四电机支架上的第五驱动电机、安装在第五驱动电机的输出轴上的手腕连接法兰。
所述手爪包括与手腕连接法兰相连的手掌、安装在手掌上的大拇指、食指、中指。
所述大拇指包括大拇指安装支架、双指驱动电机安装支架、大拇指驱动电机、大拇指指尖、大拇指指中关节、大拇指指根关节、大拇指驱动绳，所述大拇指安装支架、双指驱动电机安装支架固定在手掌上，所述大拇指驱动电机安装在双指驱动电机安装支架上，所述大拇指指根关节的一端安装在大拇指安装支架上，所述大拇指指根关节的另一端与大拇指指中关节相连，大拇指指中关节远离大拇指指根关节的一端与大拇指指尖相连，大拇指驱动绳的一端卷绕在大拇指驱动电机的输出轴上，大拇指驱动绳的另一端依次穿过大拇指指根关节、大拇指指中关节后固定在大拇指指尖上。
所述食指包括食指安装支架、食指驱动电机、食指指尖、食指指中关节、食指指根关节、食指驱动绳，所述食指安装支架固定在手掌上，所述食指驱动电机安装在双指驱动电机安装支架上，所述食指指根关节的一端安装在食指安装支架上，所述食指指根关节的另一端与食指指中关节相连，所述食指指中关节上远离食指指根关节的一端与食指指尖相连，所述食指驱动绳的一端卷绕在食指驱动电机的输出轴上，所述食指驱动绳的另一端一次穿过食指指根关节、食指指中关节后固定在食指指尖上。
所述中指包括中指安装支架、中指驱动电机安装支架、中指驱动电机、中指指尖、中指指中关节、中指指根关节、中指驱动绳，所述中指安装支架、中指驱动电机安装支架固定在手掌上，所述中指驱动电机固定在中指驱动电机安装支架上，所述中指指根关节的一端与中指安装支架相连，所述中指指根关节的另一端与中指指中关节相连，所述中指指中关节上远离中指指根关节的一端与中指指尖相连，所述中指驱动绳的一端卷绕在中指驱动电机的输出轴上，所述中指驱动绳的另一端依次穿过中指指根关节、中指指中关节后固定在中指指尖上。
所述太阳能板充电装置包括固定在车体上的太阳能板、安装在车体下部的电池，所述电池与驱动装置、移动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连。
所述操纵装置包括安装在车体上的按钮、操纵手柄，所述按钮、操纵手柄控制辅助手臂执行相应动作。
所述车体上还安装有刹车，所述刹车包括安装在车体上的刹车手柄、与刹车手柄铰接的连杆、安装在连杆上的刹车条。
所述后辅助轮包括轮支架、安装在轮支架上的辅助轮。
所述车体包括座椅、安装在座椅上的辅助手臂安装支架、安装在座椅上端的太阳能板安装支架、安装在座椅后部的推车手柄、安装在座椅下部的刹车安装支架、安装在座椅底部的后辅助轮安装支架、安装在座椅前部的踏板安装支架和前轮安装支架，所述踏板安装支架上安装有踏板。
本发明的有益效果是：本发明制作成本低，结构简单，操作难度低，维护方便，工作性能可靠，自动化程度较高。便于帮助老人和残疾人提高生活自理能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的车体的立体结构示意图；
图3是本发明的辅助手臂与手爪连接的立体结构示意图；
图4是本发明的操纵装置的立体结构示意图；
图5是本发明的驱动装置的立体结构示意图；
图6是本发明的手爪的立体结构示意图；
图7是本发明的后辅助轮的立体结构示意图；
图8是本发明的刹车的立体结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步阐述。
如图1至图8所示，一种助老助残机器人，包括车体1、安装在车体1下部的驱动装置、移动装置，所述驱动装置驱使移动装置运转。所述车体1上还安装有辅助手臂、太阳能板充电装置、操纵装置，所述辅助手臂上安装有手爪，太阳能板充电装置与驱动装置、移动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连，从而为各个装置工作提供电能，环保无污染。利用操纵装置控制驱动装置，从而实现自由运动，并借助于辅助手臂的运动，从而辅助老人和残疾人提高生活自理能力，智能化程度高。
所述车体1包括座椅45、安装在座椅45上的辅助手臂安装支架46、安装在座椅45上端的太阳能板安装支架47、安装在座椅45后部的推车手柄48、安装在座椅45下部的刹车安装支架49、安装在座椅45底部的后辅助轮安装支架50、安装在座椅45前部的踏板安装支架51和前轮安装支架52，所述踏板安装支架51上安装有踏板16。
所述驱动装置包括与太阳能板充电装置通过电线相连的第一驱动电机63、与第一驱动电机63相连的减速器64，所述减速器64的输出轴与移动装置相连。
所述移动装置包括安装在车体1的座椅45底部的驱动轮7、前辅助轮15、安装在后辅助轮安装支架50上的后辅助轮10，所述驱动轮7与减速器64的输出轴相连。
所述辅助手臂安装在辅助手臂安装支架46上，所述辅助手臂包括腰部、安装在腰部上的大臂、安装在大臂上的小臂、安装在小臂上的手腕和安装在手腕上的手爪。利用辅助手臂的多自由度运动，以模拟人手部的运动，从而方便老人和残疾人进行操控来驱动物品。
所述腰部包括安装在车体1上的第一电机支架53、安装在电机支架53上的第二驱动电机60。
所述大臂包括安装在第二驱动电机60的输出轴上的第二电机支架54、安装在第二电机支架54上的第三驱动电机59、安装在第三驱动电机59的输出轴上的第一主动锥齿轮65、与第一主动锥齿轮65啮合的第一从动锥齿轮66。
所述小臂包括与第一从动锥齿轮66相连的第三电机支架55、安装在第三电机支架55上的第四驱动电机58、安装在第四驱动电机58上的第二主动锥齿轮67、与第二主动锥齿轮67啮合的第二从动锥齿轮68。
所述手腕包括与第二从动锥齿轮68相连的第四电机支架56、安装在第四电机支架56上的第五驱动电机57、安装在第五驱动电机57的输出轴上的手腕连接法兰69。
所述手爪包括与手腕连接法兰69相连的手掌19、安装在手掌19上的大拇指、食指、中指，以充分的模拟手部运动。
所述大拇指包括大拇指安装支架32、双指驱动电机安装支架33、大拇指驱动电机34、大拇指指尖28、大拇指指中关节29、大拇指指根关节30、大拇指驱动绳31，所述大拇指安装支架32、双指驱动电机安装支架33固定在手掌19上，所述大拇指驱动电机34安装在双指驱动电机安装支架33上，所述大拇指指根关节30的一端安装在大拇指安装支架32上，所述大拇指指根关节30的另一端与大拇指指中关节29相连，大拇指指中关节29远离大拇指指根关节30的一端与大拇指指尖28相连，大拇指驱动绳31的一端卷绕在大拇指驱动电机34的输出轴上，大拇指驱动绳31的另一端依次穿过大拇指指根关节30、大拇指指中关节29后固定在大拇指指尖28上。通过大拇指驱动电机34转动，以卷绕大拇指驱动绳31，从而可使大拇指指尖28、大拇指指中关节29、大拇指指根关节30执行相应的动作。
所述食指包括食指安装支架27、食指驱动电机36、食指指尖24、食指指中关节25、食指指根关节26、食指驱动绳35，所述食指安装支架27固定在手掌19上，所述食指驱动电机36安装在双指驱动电机安装支架33上，所述食指指根关节26的一端安装在食指安装支架27上，所述食指指根关节26的另一端与食指指中关节25相连，所述食指指中关节25上远离食指指根关节26的一端与食指指尖24相连，所述食指驱动绳35的一端卷绕在食指驱动电机36的输出轴上，所述食指驱动绳35的另一端一次穿过食指指根关节26、食指指中关节25后固定在食指指尖24上。通过食指驱动电机36转动，以卷绕食指驱动绳35，从而可使食指指尖24、食指指中关节25、食指指根关节26执行相应的动作。
所述中指包括中指安装支架20、中指驱动电机安装支架38、中指驱动电机37、中指指尖23、中指指中关节22、中指指根关节21、中指驱动绳39，所述中指安装支架20、中指驱动电机安装支架38固定在手掌19上，所述中指驱动电机37固定在中指驱动电机安装支架38上，所述中指指根关节21的一端与中指安装支架20相连，所述中指指根关节21的另一端与中指指中关节22相连，所述中指指中关节22上远离中指指根关节21的一端与中指指尖23相连，所述中指驱动绳39的一端卷绕在中指驱动电机37的输出轴上，所述中指驱动绳39的另一端依次穿过中指指根关节21、中指指中关节22后固定在中指指尖23上。通过中指驱动电机37转动，以卷绕中指驱动绳39，从而可使中指指尖23、中指指中关节22、中指指根关节21执行相应的动作。
所述太阳能板充电装置包括固定在车体1的太阳能板安装支架47上的太阳能板5、安装在车体1下部的电池6，所述电池6与第一驱动电机63、第二驱动电机60、第三驱动电机59、第四驱动电机58、第五驱动电机57、操纵装置、大拇指驱动电机34、食指驱动电机36、中指驱动电机37通过电线相连。
所述操纵装置包括安装在车体1上的按钮61、操纵手柄62，所述按钮61、操纵手柄62控制辅助手臂执行相应动作。
所述车体1上的刹车安装支架49还安装有刹车13，所述刹车13包括安装在刹车安装支架49上的刹车手柄42、与刹车手柄42铰接的连杆43、安装在连杆43上的刹车条44，利用刹车条44与驱动轮7配合实现刹车。
所述后辅助轮10包括轮支架40、安装在轮支架40上的辅助轮41。
使用时，老人和残疾人坐在座椅45上，通过操控按钮61、操纵手柄62，以实现车体1的移动。当处于室外时，可以借助于太阳能板5将太阳能转化为电能并存储在电池6内，以供整个设备用电。当需要取放物品时，通过操控按钮61、操纵手柄62，从而使辅助手臂和手爪工作，实现取放物品的功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种助老助残机器人，包括车体(1)、安装在车体(1)下部的驱动装置、移动装置，所述驱动装置驱使移动装置运转；其特征在于：
所述车体(1)上还安装有辅助手臂、太阳能板充电装置、操纵装置，所述操纵装置控制辅助手臂运动，所述辅助手臂上安装有手爪，太阳能板充电装置与驱动装置、移动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连；所述辅助手臂包括腰部、安装在腰部上的大臂、安装在大臂上的小臂、安装在小臂上的手腕和安装在手腕上的手爪；所述腰部包括安装在车体(1)上的第一电机支架(53)、安装在电机支架(53)上的第二驱动电机(60)；
所述大臂包括安装在第二驱动电机(60)的输出轴上的第二电机支架(54)、安装在第二电机支架(54)上的第三驱动电机(59)、安装在第三驱动电机(59)的输出轴上的第一主动锥齿轮(65)、与第一主动锥齿轮(65)啮合的第一从动锥齿轮(66)；
所述小臂包括与第一从动锥齿轮(66)相连的第三电机支架(55)、安装在第三电机支架(55)上的第四驱动电机(58)、安装在第四驱动电机(58)上的第二主动锥齿轮(67)、与第二主动锥齿轮(67)啮合的第二从动锥齿轮(68)；
所述手腕包括与第二从动锥齿轮(68)相连的第四电机支架(56)、安装在第四电机支架(56)上的第五驱动电机(57)、安装在第五驱动电机(57)的输出轴上的手腕连接法兰(69)；
所述手爪包括与手腕相连的手掌(19)、安装在手掌(19)上的大拇指、食指、中指；
所述大拇指包括大拇指安装支架(32)、双指驱动电机安装支架(33)、大拇指驱动电机(34)、大拇指指尖(28)、大拇指指中关节(29)、大拇指指根关节(30)、大拇指驱动绳(31)，所述大拇指安装支架(32)、双指驱动电机安装支架(33)固定在手掌(19)上，所述大拇指驱动电机(34)安装在双指驱动电机安装支架(33)上，所述大拇指指根关节(30)的一端安装在大拇指安装支架(32)上，所述大拇指指根关节(30)的另一端与大拇指指中关节(29)相连，大拇指指中关节(29)远离大拇指指根关节(30)的一端与大拇指指尖(28)相连，大拇指驱动绳(31)的一端卷绕在大拇指驱动电机(34)的输出轴上，大拇指驱动绳(31)的另一端依次穿过大拇指指根关节(30)、大拇指指中关节(29)后固定在大拇指指尖(28)上。
2.根据权利要求1所述的一种助老助残机器人，其特征在于：所述食指包括食指安装支架(27)、食指驱动电机(36)、食指指尖(24)、食指指中关节(25)、食指指根关节(26)、食指驱动绳(35)，所述食指安装支架(27)固定在手掌(19)上，所述食指驱动电机(36)安装在双指驱动电机安装支架(33)上，所述食指指根关节(26)的一端安装在食指安装支架(27)上，所述食指指根关节(26)的另一端与食指指中关节(25)相连，所述食指指中关节(25)上远离食指指根关节(26)的一端与食指指尖(24)相连，所述食指驱动绳(35)的一端卷绕在食指驱动电机(36)的输出轴上，所述食指驱动绳(35)的另一端一次穿过食指指根关节(26)、食指指中关节(25)后固定在食指指尖(24)上。
3.根据权利要求1所述的一种助老助残机器人，其特征在于：所述中指包括中指安装支架(20)、中指驱动电机安装支架(38)、中指驱动电机(37)、中指指尖(23)、中指指中关节(22)、中指指根关节(21)、中指驱动绳(39)，所述中指安装支架(20)、中指驱动电机安装支架(38)固定在手掌(19)上，所述中指驱动电机(37)固定在中指驱动电机安装支架(38)上，所述中指指根关节(21)的一端与中指安装支架(20)相连，所述中指指根关节(21)的另一端与中指指中关节(22)相连，所述中指指中关节(22)上远离中指指根关节(21)的一端与中指指尖(23)相连，所述中指驱动绳(39)的一端卷绕在中指驱动电机(37)的输出轴上，所述中指驱动绳(39)的另一端依次穿过中指指根关节(21)、中指指中关节(22)后固定在中指指尖(23)上。
4.根据权利要求1所述的一种助老助残机器人，其特征在于：所述太阳能板充电装置包括固定在车体(1)上的太阳能板(5)、安装在车体(1)下部的电池(6)，所述电池(6)与驱动装置、辅助手臂、操纵装置、手爪通过电线相连。
5.根据权利要求1所述的一种助老助残机器人，其特征在于：所述操纵装置包括安装在车体(1)上的按钮(61)、操纵手柄(62)，所述按钮(61)、操纵手柄(62)控制辅助手臂执行相应动作。
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