CN119141512A - 一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，涉及外骨骼机器人技术领域，包括有外骨骼装配主体，外骨骼装配主体包括有座台，座台上开设有两组放置槽，座台远离放置槽开口处一面安装有靠背板，座台两侧面分别安装有驱动箱，驱动箱底部安装有驱动板，驱动板底部安装有下肢壳，下肢壳内部安装有足弓支撑组件，靠背板靠近放置槽一面安装有安装有背部支撑组件，座台底部分别安装有控制器和蓄电池，控制器分别与驱动箱和背部支撑组件连接，从而该装置在使用时，能够根据佩戴者摆腿幅度自行调节，使得机器人更贴合使用人员，同时通过背部支撑组件还能够对使用人员的背部支撑，而通过足弓支撑组件则能够对使用人员的足弓进行支撑。

Description

一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，具体是一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人。

背景技术

外骨骼机器人是穿戴在使用者身体外部的一种智能机械结构，可将人体感觉、思维、运动等器官与机器的感知系统、智能处理中心、控制执行系统相结合，从而达到改善人体物理机能及提高身体素质等目的，其本质是一类可实现人机结合的可穿戴式机器人；

目前，在用户穿戴外骨骼机器人后，外骨骼机器人可为用户提供康复训练、运动辅助等辅助服务；

少部分外骨骼机器人可以辅助施工人员进行施工，施工人员可能需要高空作业，进而就需要对自身的安全进行保障，同时应该施工场地杂乱、庞大，再加上施工人员需要长时间工作，从而就需要外骨骼机器人能够保障施工人员的安全，同时降低施工人员的劳累程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，以解决现有技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，包括有外骨骼装配主体，所述外骨骼装配主体包括有座台，所述座台上开设有两组放置槽，所述座台远离放置槽开口处一面安装有靠背板，所述座台两侧面分别安装有驱动箱，所述驱动箱底部安装有驱动板，所述驱动板底部安装有下肢壳，所述下肢壳内部安装有足弓支撑组件，所述靠背板靠近放置槽一面安装有安装有背部支撑组件，所述座台底部分别安装有控制器和蓄电池，所述控制器分别与驱动箱和背部支撑组件连接。

进一步的，所述靠背板中部开设有凹槽，所述凹槽内部安装有所述背部支撑组件，所述背部支撑组件包括有橡胶带和多组顶伸气缸，所述橡胶带安装于凹槽开口处，多组所述顶伸气缸分别安装于凹槽内部，多组所述顶伸气缸输出端分别与橡胶带接触，所述橡胶带与顶伸气缸接触一面安装有多组压力感应板，多组所述顶伸气缸分别与压力感应板接触，所述顶伸气缸和压力传感板分别与控制器连接。

进一步的，所述足弓支撑组件包括有储存仓，所述储存仓上层材质为橡胶，所述储存仓下层材质为塑料，所述储存仓内部设有镓金属，所述镓金属占据储存仓总容量的30%。

进一步的，两组所述驱动箱远离座台的一面安装有两组驱动电机，所述驱动电机输出端安装有主动齿轮，所述驱动箱底部开设有开槽，所述驱动箱内部安装有调节气缸和传动杆，所述调节气缸固定面于传动杆连接，所述调节气缸输出端安装有多组不同齿的从动齿轮，所述主动齿轮可分别与每组从动齿轮配合，所述传动杆底部与驱动板连接，所述驱动板可在开槽内摆动，所述驱动板底部开设有限位槽，所述限位槽内部安装有限位块，所述限位块上安装有下肢壳。

进一步的，一组所述驱动电机工作时，另一组所述驱动电机则会停止工作。

进一步的，所述驱动箱内部安装有两组发射块、两组接收块和多组弹簧，两组所述发射块分别与驱动箱内壁连接，两组所述接收块分别与驱动板两侧面连接，所述发射块与接收块之间分别安装有弹簧，所述发射块与接收块分别与控制器连接；

其余所述弹簧一端与驱动箱内壁连接，另一端与驱动板连接。

进一步的，两组所述接收块接收电信号的时间较快时：调节电机调节锯齿较少的一组从动齿轮与主动齿轮连接；

两组所述接收块接收电信号的时间较慢时：调节电机则会调节锯齿较多的一组从动齿轮与主动齿轮连接。

进一步的，所述下肢壳上方安装有轴承，所述轴承与限位块连接，所述下肢可上安装有多组绑缚带，所述下肢壳内部底面安装有所述足弓支撑组件。

进一步的，所述放置槽内部分别安装有限位板，所述限位板位于座台内部，所述座台内部安装有多组弹簧，所述弹簧另一端分别与限位板连接；

所述限位板受到压力时：所述限位板则会进入放置槽内。

进一步的，所述靠背板上安装有多组安装盒，所述安装盒内分别安装有安全带，所述座台前端和两侧分别安装有限位盒，所述安全带输出端可与限位盒连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该装置使用时，可根据佩戴者腿部摆动的幅度，自行调节驱动板摆动的幅度，使得匹配使用人员，辅助使用人员行走，降低使用人员的消耗，进而不仅能够配合施工人员使用，还能够有助于病患进行康复运动；

2、施工人员高空作业时，工作人员则可坐在座台上，同时下肢壳则会在驱动板上调节，便于工作人员腿部更为的舒适，此时施工人员的背部则会与背部支撑组件接触，而通过背部支撑组件能够对施工人员的背部支撑，降低施工人员背部的压力，并且能够起到熟络经脉的效果；

3、当使用人员穿戴该装置的下肢壳时，当脚掌踩踏在足弓支撑组件时，通过足弓支撑组件能够对使用人员的足弓进行支撑，能够有效地对使用人员的足弓进行矫正、支撑。

附图说明

图1为本发明轴测的结构示意图；

图2为本发明座台内部的结构示意图；

图3为本发明座台背面的结构示意图；

图4为本发明驱动箱内壁的结构示意图；

图5为本发明驱动箱剖视的结构示意图；

图6为本发明下肢壳轴测的结构示意图；

图7为本发明背部支撑组件的结构示意图；

图8为本发明图1中A处放大示意图；

图9为本发明图6中B处放大示意图。

图中：1、外骨骼装配主体；11、座台；111、放置槽；12、靠背板；121、凹槽；13、控制器；14、蓄电池；15、限位板；16、安装盒；161、安全带；17、限位盒；2、驱动箱；21、驱动板；211、限位槽；212、限位块；22、驱动电机；221、主动齿轮；23、调节气缸；231、从动齿轮；24、传动杆；25、发射块；26、接收块；3、下肢壳；31、轴承；32、绑缚带；4、足弓支撑组件；41、储存仓；5、背部支撑组件；51、橡胶带；52、顶伸气缸；53、压力感应板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1-图9所示，本发明提供一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人技术方案，包括有外骨骼装配主体1，所述外骨骼装配主体1包括有座台11，所述座台11上开设有两组放置槽111，所述座台11远离放置槽111开口处一面安装有靠背板12，所述座台11两侧面分别安装有驱动箱2，所述驱动箱2底部安装有驱动板21，所述驱动板21底部安装有下肢壳3，所述下肢壳3内部安装有足弓支撑组件4，所述靠背板12靠近放置槽111一面安装有安装有背部支撑组件5，所述座台11底部分别安装有控制器13和蓄电池14，所述控制器13分别与驱动箱2和背部支撑组件5连接；

该装置在使用时，首先需要工作人员，将该装置穿戴在身上，行走时，驱动箱2会根据当前腿部摆动角度，自行调节摆动角度，并辅助工人行走，而为了缓解工作人员背部，通过该装置的背部支撑组件5，能够缓解工作人员背部，同时位于工作人员脚底的足弓支撑组件4，能够对工作人员的足弓进行支撑，进而即使工作人员长时间行走，也能够防止足弓变形，同时该装置在需要时，可以供工作人员坐着，便于工作人员休息，而该装置在高空作业时，通过外带的绳索等安全措施，对该装置进行限位，而此时，工作人员则可坐在座台11上，同时下肢壳3则会在驱动板21上调节，便于工作人员腿部更为的舒适。

如图1和图7所示，本实施例中，具体的，靠背板12中部开设有凹槽121，所述凹槽121内部安装有所述背部支撑组件5，所述背部支撑组件5包括有橡胶带51和多组顶伸气缸52，所述橡胶带51安装于凹槽121开口处，多组所述顶伸气缸52分别安装于凹槽121内部，多组所述顶伸气缸52输出端分别与橡胶带51接触，所述橡胶带51与顶伸气缸52接触一面安装有多组压力感应板53，多组所述顶伸气缸52分别与压力感应板53接触，所述顶伸气缸52和压力传感板分别与控制器13连接；

该装置的靠背支撑组件在使用时，能够对工作人员的背部进行支撑，具体使用时，通过顶伸气缸52能够推动橡胶带51，工作人员背部与橡胶带51一面接触时，工作人员自身的重量会对压力感应板53进行挤压，因为压力感应板53会被工作人员和顶伸气缸52相互挤压，进而当橡胶带51一个区域的压力感应板53数值较小时，顶伸气缸52则会推动相应区域的橡胶带51，进而能够使得靠背支撑组件能够对背部进行支撑，而当压力感应板53的数值较大时，顶伸气缸52则会相应收缩，降低某个区域的压力感应板53所受到的压力。

如图1、图6和图9所示，本实施例中，具体的，足弓支撑组件4包括有储存仓41，所述储存仓41上层材质为橡胶，所述储存仓41下层材质为塑料，所述储存仓41内部设有镓金属，所述镓金属占据储存仓41总容量的30%；

人体足弓温度在≥29.76℃时：镓金属会缓慢融化成液体，适应人体足弓的形状；

人体足弓温度在＜29.76℃时：镓金属会保持固态；

该装置的足弓支撑组件4能够对工作人员的足弓进行支撑，防止足弓出现变向，具体使用时，当工作人员脚掌踩在足弓支撑组件4上方时，当人体脚掌温度达到29.76℃或以上时，位于储存仓41内部的镓金属则会缓慢融化，而融化的镓金属则会在脚掌的加压下，填补工作人员足弓的缺失处，进而对工作人员的足弓处进行支撑，而该装置闲置时，液态的镓金属则会因为温度降低缓慢凝固，而因为镓金属的特性，并不会腐蚀塑料与橡胶，同时因为储存仓41上层为橡胶，进而人体脚掌在踩在储存仓41上时，储存仓41则会被脚掌挤压，柔软的橡胶能够使脚掌更加的舒适，而镓金属占据储存仓41总容量的30%，主要是为了防止过量的镓金属抬高足弓。

如图1-5和图8所示，本实施例中，具体的，两组所述驱动箱2远离座台11的一面安装有两组驱动电机22，所述驱动电机22输出端安装有主动齿轮221，所述驱动箱2底部开设有开槽，所述驱动箱2内部安装有调节气缸23和传动杆24，所述调节气缸23固定面于传动杆24连接，所述调节气缸23输出端安装有多组不同齿的从动齿轮231，所述主动齿轮221可分别与每组从动齿轮231配合，所述传动杆24底部与驱动板21连接，所述驱动板21可在开槽内摆动，所述驱动板21底部开设有限位槽211，所述限位槽211内部安装有限位块212，所述限位块212上安装有下肢壳3；

该装置的驱动箱2能够提供动力，具体使用时，因为主动齿轮221分别与每组从动齿轮231啮合，进而当驱动电机22在转动时，因为主动齿轮221与从动齿轮231配合，进而则会带动调节气缸23和传动杆24进行转动，同时在使用时，可根据使用人员摆腿的幅度自行调节，通过调节气缸23能够推动不同的从动齿轮231与主动齿轮221啮合，进而工作人员摆腿幅度较小时，调节气缸23则会通过推动锯齿较少的一组从动齿轮231与主动齿轮221啮合，进而降低该装置的辅助摆动幅度，而当工作人员摆腿幅度较大时，调节气缸23则会推动锯齿较多的一组从动齿轮231与主动齿轮221啮合，进而增大该装置的辅助摆动幅度，从而能够刚好的辅助工作人员使用。

如图1-5所示，本实施例中，具体的，一组所述驱动电机22工作时，另一组所述驱动电机22则会停止工作；

为了防止过量的消耗，该装置一组驱动电机22转动时，另一组则会停止转动，而该装置一组驱动电机22正向转动时，另一组驱动电机22则会反向转动，进而实现驱动板21左右摆动。

如图5所示，本实施例中，具体的，驱动箱2内部安装有两组发射块25、两组接收块26和多组弹簧，两组所述发射块25分别与驱动箱2内壁连接，两组所述接收块26分别与驱动板21两侧面连接，所述发射块25与接收块26之间分别安装有弹簧，所述发射块25与接收块26分别与控制器13连接；

其余所述弹簧一端与驱动箱2内壁连接，另一端与驱动板21连接；

通过控制器13能够实时监测发射块25向接收块26传递的电信号，当驱动杆摆动时，一组的发射块25与接收块26之间的间距则会被拉长，进而发射块25向接收块26所传递的电信号，其所用的时间同样会被拉长，进而根据两组发射块25和接收块26传递电信号的时间，能够调节该装置的档位，调节驱动板21的摆动幅度，使得工作人员能够更舒适、轻松的使用该装置，而其余的弹簧在使用时，能够辅助驱动板21的摆动，进而是得工作人员在行走时，更加的省力。

如图5所示，本实施例中，具体的，两组所述接收块26接收电信号的时间较快时：调节电机调节锯齿较少的一组从动齿轮231与主动齿轮221连接；

两组所述接收块26接收电信号的时间较慢时：调节电机则会调节锯齿较多的一组从动齿轮231与主动齿轮221连接；

从而该装置在使用时，发射块25与接收块26之间传递的电信号较长时，则表示当前发射块25与接收块26的间距较大，同时表明了，驱动板21的摆动幅度较大；

而当发射块25与接收块26之间传递的电信号较短时，则表示当前发射块25与接收块26的间距较小，同时表明了，驱动板21的摆动幅度较小，进而通过控制器13可对驱动箱2内的设备进行相应的调整，进而配合工作人员。

如图1和图6所示，本实施例中，具体的，下肢壳3上方安装有轴承31，所述轴承31与限位块212连接，所述下肢可上安装有多组绑缚带32，所述下肢壳3内部底面安装有所述足弓支撑组件4；

下肢壳3在使用时，需要通过轴承31与限位块212连接，进而将下肢壳3与驱动板21连接至一起，而下肢壳3上的多组绑缚带32，则能够将腿部与下肢壳3固定在一起。

如图1-2所示，本实施例中，具体的，放置槽111内部分别安装有限位板15，所述限位板15位于座台11内部，所述座台11内部安装有多组弹簧，所述弹簧另一端分别与限位板15连接；

所述限位板15受到压力时：所述限位板15则会进入放置槽111内；

当工作人员站立时，限位板15则会被人体挤压，使限位板15被挤压到放置槽111内，而当工作人员高空作业，坐在座台11上时，因为大腿部分不会对限位板15进行挤压，进而座台11内的弹簧则会复位，进而推动限位板15，经过复位的限位板15则会增加坐台提供给使用人员的面积。

如图1-3所示，本实施例中，具体的，靠背板12上安装有多组安装盒16，所述安装盒16内分别安装有安全带161，所述座台11前端和两侧分别安装有限位盒17，所述安全带161输出端可与限位盒17连接；

从而该装置在使用时，通过安装盒16内的安全带161，能够与限位盒17连接，进而是得安全带161对工作人员当前的位置进行限定，进而绑缚住工作人员，防止该装置与工作人员在使用时脱落，在特殊情况，能够起到对工作人员的保护。

工作原理：该装置在使用时，首先需要工作人员，将该装置穿戴在身上，行走时，驱动箱2会根据当前腿部摆动角度，自行调节摆动角度，并辅助工人行走，而为了缓解工作人员背部，通过该装置的背部支撑组件5，能够缓解工作人员背部，同时位于工作人员脚底的足弓支撑组件4，能够对工作人员的足弓进行支撑，进而即使工作人员长时间行走，也能够防止足弓变形，同时该装置在需要时，可以供工作人员坐着，便于工作人员休息，而该装置在高空作业时，通过外带的绳索等安全措施，对该装置进行限位，而此时，工作人员则可坐在座台11上，同时下肢壳3则会在驱动板21上调节，便于工作人员腿部更为的舒适。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，包括有外骨骼装配主体（1），其特征在于：所述外骨骼装配主体（1）包括有座台（11），所述座台（11）上开设有两组放置槽（111），所述座台（11）远离放置槽（111）开口处一面安装有靠背板（12），所述座台（11）两侧面分别安装有驱动箱（2），所述驱动箱（2）底部安装有驱动板（21），所述驱动板（21）底部安装有下肢壳（3），所述下肢壳（3）内部安装有足弓支撑组件（4），所述靠背板（12）靠近放置槽（111）一面安装有安装有背部支撑组件（5），所述座台（11）底部分别安装有控制器（13）和蓄电池（14），所述控制器（13）分别与驱动箱（2）和背部支撑组件（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述靠背板（12）中部开设有凹槽（121），所述凹槽（121）内部安装有所述背部支撑组件（5），所述背部支撑组件（5）包括有橡胶带（51）和多组顶伸气缸（52），所述橡胶带（51）安装于凹槽（121）开口处，多组所述顶伸气缸（52）分别安装于凹槽（121）内部，多组所述顶伸气缸（52）输出端分别与橡胶带（51）接触，所述橡胶带（51）与顶伸气缸（52）接触一面安装有多组压力感应板（53），多组所述顶伸气缸（52）分别与压力感应板（53）接触，所述顶伸气缸（52）和压力传感板分别与控制器（13）连接。

3.根据权利要求2所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述足弓支撑组件（4）包括有储存仓（41），所述储存仓（41）上层材质为橡胶，所述储存仓（41）下层材质为塑料，所述储存仓（41）内部设有镓金属，所述镓金属占据储存仓（41）总容量的30%。

4.根据权利要求3所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：两组所述驱动箱（2）远离座台（11）的一面安装有两组驱动电机（22），所述驱动电机（22）输出端安装有主动齿轮（221），所述驱动箱（2）底部开设有开槽，所述驱动箱（2）内部安装有调节气缸（23）和传动杆（24），所述调节气缸（23）固定面于传动杆（24）连接，所述调节气缸（23）输出端安装有多组不同齿的从动齿轮（231），所述主动齿轮（221）可分别与每组从动齿轮（231）配合，所述传动杆（24）底部与驱动板（21）连接，所述驱动板（21）可在开槽内摆动，所述驱动板（21）底部开设有限位槽（211），所述限位槽（211）内部安装有限位块（212），所述限位块（212）上安装有下肢壳（3）。

5.根据权利要求4所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：一组所述驱动电机（22）工作时，另一组所述驱动电机（22）则会停止工作。

6.根据权利要求5所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述驱动箱（2）内部安装有两组发射块（25）、两组接收块（26）和多组弹簧，两组所述发射块（25）分别与驱动箱（2）内壁连接，两组所述接收块（26）分别与驱动板（21）两侧面连接，所述发射块（25）与接收块（26）之间分别安装有弹簧，所述发射块（25）与接收块（26）分别与控制器（13）连接；

其余所述弹簧一端与驱动箱（2）内壁连接，另一端与驱动板（21）连接。

7.根据权利要求6所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：两组所述接收块（26）接收电信号的时间较快时：调节电机调节锯齿较少的一组从动齿轮（231）与主动齿轮（221）连接；

两组所述接收块（26）接收电信号的时间较慢时：调节电机则会调节锯齿较多的一组从动齿轮（231）与主动齿轮（221）连接。

8.根据权利要求7所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述下肢壳（3）上方安装有轴承（31），所述轴承（31）与限位块（212）连接，所述下肢可上安装有多组绑缚带（32），所述下肢壳（3）内部底面安装有所述足弓支撑组件（4）。

9.根据权利要求8所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述放置槽（111）内部分别安装有限位板（15），所述限位板（15）位于座台（11）内部，所述座台（11）内部安装有多组弹簧，所述弹簧另一端分别与限位板（15）连接；

所述限位板（15）受到压力时：所述限位板（15）则会进入放置槽（111）内。

10.根据权利要求9所述的一种可穿戴辅助施工外骨骼机器人，其特征在于：所述靠背板（12）上安装有多组安装盒（16），所述安装盒（16）内分别安装有安全带（161），所述座台（11）前端和两侧分别安装有限位盒（17），所述安全带（161）输出端可与限位盒（17）连接。