CN105919779B - 半自动协力骨骼机器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半自动协力骨骼机器装置，是针对解决现有同类产品用于搬运设计较少，生产成本较高，结构较为复杂的技术问题而设计。该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接；其要点是该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸，空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。

Description

半自动协力骨骼机器装置

技术领域

本发明涉及骨骼机器人，是一种半自动协力骨骼机器装置。

背景技术

外骨骼机器人技术是一种融合传感、控制、信息、融合、移动计算等现代综合技术，并为操作者提供一种可穿戴的机械机构，即为一种套在人体外面的人体骨骼仿生机器人，也称为可穿戴的机器人，在军事、康复、运输等领域该项技术有广泛地应用空间。如中国专利文献刊载的申请号201210355661.7，申请公布日2013.02.13，发明名称“一种电动汽车电池换装外骨骼机器人系统”，该外骨骼机器人系统包括穿戴者运动信息采集模块、穿戴者运动信号分析处理模块、外骨骼机器人控制模块和外骨骼机器人机械结构模块；穿戴者运动信息采集模块将采集的穿戴者脑电信号传递给穿戴者运动信号分析处理模块，穿戴者运动信号分析处理模块分析处理穿戴者脑电信号，识别穿戴者的运动意图，转换为运动信号传递给外骨骼机器人控制模块，外骨骼机器人控制模块接收运动信号并控制外骨骼机器人机械结构模块根据运动信号进行活动。上述系统和人紧密联系的人机结合的机械动力系统，能够给人提供保护、额外的动力和能力，增强人体机能，使得操作者能轻松地完成艰巨的任务。但现有同类产品为快递物流行业搬运工作者研发的较少，且同时可应用医疗、人体助力领域，利用人机工程学，机械工程学等专业方法进行研制的更少。因此，有必要为解决目前快递行业中出现的多种搬运问题，以及人口老龄化导致的老年人行走问题，研制一款新的协力骨骼机器人系统。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种半自动协力骨骼机器装置，使其解决现有同类产品用于搬运设计较少，生产成本较高，结构较为复杂的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

一种半自动协力骨骼机器装置，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接，所述下肢外骨骼助行机器设有腰部机架、腿部机架，上肢外骨骼助行机器设有吊臂、上部机架；其结构设计要点是该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸，空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器。从而该骨骼机器装置通过包裹板和背带穿戴于身上，通过可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器控制各关节的气动元件工作，以及吊臂的工作，重物起吊和搬运，人体的移动，人体通过上部机架、腰部机架、腿部机架支撑重物的承载重量。

所述上肢外骨骼助行机器包括连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、腰部横板、第一竖向背板、吊臂支撑块、横向稳定轴、旋转轴、上横板、中横板、第二竖向背板、下横板、仿生脊柱、吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂气缸、横向挂载轴、吊臂前梁，以及对应的包裹板和背带；所述下横板与腰部横板之间通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、仿生脊柱连接，上横板与中横板之间设有吊臂支撑块和吊臂后梁，吊臂后梁与吊臂中梁、吊臂前梁依次连接，对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间设有横向稳定轴和旋转轴，吊臂前梁的末端设有横向挂载轴，吊臂前梁与吊臂后梁之间设有吊臂气缸；所述横向挂载轴设有挂载器，空压机的气管通过对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间的间隙与吊臂气缸、挂载器连接；腰部横板的后侧两端对称分别设有双轴双作用气缸，双轴双作用气缸通过圆柱拉伸弹簧与上横板连接。上述上肢外骨骼助行机器的上机架结构牢固，装配生产方便，便于穿戴、背负和使用。

所述吊臂的吊臂后梁的一端与吊臂中梁的一端铰接，吊臂前梁和吊臂后梁分别设有滑槽，吊臂气缸设置于吊臂前梁的滑槽与吊臂后梁的滑槽之间。上述结构便于吊臂角度的调节和控制。

所述吊臂的吊臂后梁呈125度与上部机架连接，吊臂的吊臂中梁与吊臂前梁连为一体。

所述上部机架的仿生脊柱由方形的脊柱块依次连接构成，末端的脊柱块通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件与腰部横板连接，另一端的脊柱块通过型材块与下横板连接。上述结构便于仿生脊柱的装配，以及长度的调节。

所述下肢外骨骼助行机器分别包括阶梯轴、关节轴承、轴承座、脚底受力支架、脚底垫板、脚掌小腿连接件、小腿骨架、膝盖小腿支架、内侧膝盖处连接板、气缸弹簧下连接头、外侧膝盖处连接板、膝盖大腿连接件、气缸弹簧、大腿骨架、气缸弹簧上支撑件、大腿旋转连接件、侧腰大腿支架连接板、阻尼铰链，以及对应的包裹板和背带；所述脚底垫板与脚底受力支架的一端连接呈L字形，脚底受力支架的另一端通过轴承座、阶梯轴与关节轴承的一端连接，关节轴承的另一端与脚掌小腿连接件连接，脚掌小腿连接件设置于小腿骨架的一端，小腿骨架的另一端设有膝盖小腿支架，膝盖小腿支架通过内侧膝盖处连接板、外侧膝盖处连接板与膝盖大腿连接件连接，内侧膝盖处连接板与外侧膝盖处连接板之间通过气缸弹簧下连接头与气缸弹簧的一端连接；膝盖大腿连接件设置于大腿骨架的一端，大腿骨架的另一端设有大腿旋转连接件，气缸弹簧的另一端与气缸弹簧上支撑件连接，气缸弹簧上支撑件设置于大腿骨架的大腿旋转连接件端，气缸弹簧、大腿骨架、气缸弹簧上支撑件之间连接呈三角形；大腿旋转连接件通过侧腰大腿支架连接板与阻尼铰链连接，阻尼铰链通过前横板与腰部横板的前侧两端连接；大腿骨架和小腿骨架分别对称设置，大腿旋转连接件与膝盖大腿连接件之间的大腿骨架缝隙分别设有槽条，膝盖小腿支架与脚掌小腿连接件之间的小腿骨架缝隙也分别设有所述槽条。

所述上部机架的腰部横板、第一竖向背板、上横板、中横板、第二竖向背板、下横板、前横板采用型材板件连接固定。上述型材板件采用铝型材，装配更为方便，结构坚固满足使用要求。

所述横向挂载轴的挂载器为升降气缸和机械吊钩；或者采用所述横向挂载轴的挂载器为升降气缸和气动吸盘。以上两种方式均可实现重物的悬空、搬运和移动，同时亦可结合两种方式使其更为安全。

所述可编程逻辑控制器、人机显示器和挂载控制器一体设置，并通过上肢外骨骼助行机器设置于人体前方。上述结构便于使用者通过手臂控制操作身体前方的该骨骼机器装置。

本发明结构设计合理，装配、改装、操作、程序设定方便，智能化控制和程序设定方便；适合作为快递、流水线等物流搬运领域的协力骨骼机器人系统使用，及其同类产品的结构改进。

附图说明

图1是本发明的后视结构示意图，图中省略吊臂气缸。

图2是本发明的主视结构示意图，图中省略吊臂气缸。

图3是本发明的左视结构示意图，图中省略圆柱拉伸弹簧。

图4是本发明的立体结构示意图，图中省略圆柱拉伸弹簧和吊臂气缸。

图5是本发明的仿生脊柱部分放大结构示意图。

图6是本发明的俯视结构示意图，图中省略吊臂气缸。

附图序号及名称：1、连接滑块，2、腰部连接件，3、滑块支架连接件，4、槽条，5、腰部横板，6、第一竖向背板，7、吊臂支撑块，8、横向稳定轴，9、旋转轴，10、上横板，11、中横板，12、第二竖向背板，13、下横板，14、圆柱拉伸弹簧，15、阶梯轴，16、关节轴承，17、轴承座，18、脚底受力支架，19、脚底垫板，20、脚掌小腿连接件，21、小腿骨架，22、膝盖小腿支架，23、内侧膝盖处连接板，24、气缸弹簧下连接头，25、外侧膝盖处连接板，26、膝盖大腿连接件，27、气缸弹簧，28、大腿骨架，29、气缸弹簧上支撑件，30、大腿旋转连接件，31、侧腰大腿支架连接板，32、阻尼铰链，33、双轴双作用气缸，34、仿生脊柱，35、吊臂后梁，36、吊臂中梁，37、吊臂气缸，38、横向挂载轴，39、吊臂前梁。

具体实施方式

现结合附图，对本发明的结构和工作原理进行进一步描述。如图1-图6所示，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器。上肢外骨骼助行机器包括连接滑块1、腰部连接件2、滑块支架连接件3、腰部横板5、第一竖向背板6、吊臂支撑块7、横向稳定轴8、旋转轴9、上横板10、中横板11、第二竖向背板12、下横板13、仿生脊柱34、吊臂后梁35、吊臂中梁36、吊臂气缸37、横向挂载轴38、吊臂前梁39，以及对应的包裹板和背带。所述下横板与腰部横板之间通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、仿生脊柱连接，上横板与中横板之间设有吊臂支撑块和吊臂后梁，吊臂后梁与吊臂中梁、吊臂前梁依次连接，对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间设有横向稳定轴和旋转轴，吊臂前梁的末端设有横向挂载轴，吊臂前梁与吊臂后梁之间设有吊臂气缸；所述横向挂载轴设有挂载器，空压机的气管通过对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间的间隙与吊臂气缸、挂载器连接；腰部横板的后侧两端对称分别设有双轴双作用气缸33，双轴双作用气缸通过圆柱拉伸弹簧14与上横板连接。吊臂后梁的一端与吊臂中梁的一端铰接，吊臂前梁和吊臂后梁分别设有滑槽，吊臂气缸设置于吊臂前梁的滑槽与吊臂后梁的滑槽之间；吊臂后梁呈125度与上部机架连接。仿生脊柱由方形的脊柱块依次连接构成，末端的脊柱块通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件与腰部横板连接，另一端的脊柱块通过型材块与下横板连接。

所述一侧的下肢外骨骼助行机器分别包括阶梯轴15、关节轴承16、轴承座17、脚底受力支架18、脚底垫板19、脚掌小腿连接件20、小腿骨架21、膝盖小腿支架22、内侧膝盖处连接板23、气缸弹簧下连接头24、外侧膝盖处连接板25、膝盖大腿连接件26、气缸弹簧27、大腿骨架28、气缸弹簧上支撑件29、大腿旋转连接件30、侧腰大腿支架连接板31、阻尼铰链32，以及对应的包裹板和背带。所述脚底垫板与脚底受力支架的一端连接呈L字形，脚底受力支架的另一端通过轴承座、阶梯轴与关节轴承的一端连接，关节轴承的另一端与脚掌小腿连接件连接，脚掌小腿连接件设置于小腿骨架的一端，小腿骨架的另一端设有膝盖小腿支架，膝盖小腿支架通过内侧膝盖处连接板、外侧膝盖处连接板与膝盖大腿连接件连接，内侧膝盖处连接板与外侧膝盖处连接板之间通过气缸弹簧下连接头与气缸弹簧的一端连接；膝盖大腿连接件设置于大腿骨架的一端，大腿骨架的另一端设有大腿旋转连接件，气缸弹簧的另一端与气缸弹簧上支撑件连接，气缸弹簧上支撑件设置于大腿骨架的大腿旋转连接件端，气缸弹簧、大腿骨架、气缸弹簧上支撑件之间连接呈三角形；大腿旋转连接件通过侧腰大腿支架连接板与阻尼铰链连接，阻尼铰链通过前横板与腰部横板的前侧两端连接；大腿骨架和小腿骨架分别对称设置，大腿旋转连接件与膝盖大腿连接件之间的大腿骨架缝隙分别设有槽条4，膝盖小腿支架与脚掌小腿连接件之间的小腿骨架缝隙也分别设有所述槽条。

上述腰部横板、第一竖向背板、上横板、中横板、第二竖向背板、下横板、前横板采用型材板件连接固定；可编程逻辑控制器、人机显示器和挂载控制器一体设置，并通过上肢外骨骼助行机器设置于人体前方。

根据上述结构特点，该骨骼机器装置主要部件包括吊臂、上机架、仿生脊椎、腰部机架、下肢机架，利用人体解剖学及人机工程学建模，符合人体曲线。其中，控制吊臂的气动元件利用螺栓以及轴承固定在吊臂前梁与吊臂后梁之间，吊臂通过连接块安装于上部机架，控制气动的各类元件利用螺栓固定于上机架，人机交互系统通过支撑杆安装于上机架，仿生脊椎的两端分别连接着上部机架及腰部机架，调节机架平衡以及辅助人体腰部受力的气动元件利用螺栓固定在腰部机架上，安装腿部机架利用工程铰链安装于腰部机架上，通过基于解剖学对于人体的多方面研究，具有良好的人机工学的包裹板及背带分别安装于上部机架及腰部机架之上。

该骨骼机器装置穿着在人体上较为舒适，重量分配合理，在悬吊重物时，重物所拥有的重量以及装置本身的重量能通过吊臂、上机架、仿生脊椎、腰部机架、腿部机架，很好的传导至地面，较好的保护了使用者，起到了助力的作用。其机械动作如下：吊臂部分，利用气动元件调节角度并利用压缩空气的势能进行重物的抬起吊装动作，其中吊臂前梁与吊臂后梁之间的角度可调整；上机架部分，主要用途为悬挂控制元件以及气动元件，并提供部分支撑力；仿生脊椎部分，主要起支撑作用，其连接上下部分提供一定自由度，方便人体进行转动，弯腰等动作，并利用弹性元件以及气动元件进行重物提升的助力作用；下肢部分，提供正常运动的自由度，当蹲下起立时，当爬坡时利用储能装置提供外力协助。同时，利用吊臂安装于上机架，采用末端效应器进行物品的夹持，利用提线进行物品的吊装，此时所有物品重力均由吊臂承担，人体的上肢只起到一个限制物品自由度防止物品大范围摇摆的作用，此种方案更加简单且可靠，安全性也较方案一有很大的提高。由于吊臂安装位置位于上机架后方，吊臂需要从使用者的背部向前伸出，因此为了使用者的安全，吊臂分为吊臂前梁与吊臂后梁两部分，且吊臂后梁斜向上伸出防止与使用者相撞，垂直夹角为125度。

该协力骨骼机器装置利用可编程逻辑控制器（PLC）进行各方面控制，其有按实际要求进行重复编程的优点，但由于考虑到控制安全性，因此部分控制需要人进行操作，所以此系统为半自动系统。且该系统利用多个传感器制作物品安全保护模组，防止物品在搬运时损坏，同时设计有搬运最大重量限制，既保护操作人员以及该协力骨骼机器装置，同时也保护了物品，杜绝不科学的搬运方法。该协力骨骼机器装置还拥有一套人机显示器，显示器上可以提供多项参数信息，辅助操作人员进行快捷的搬运，从而还可以进行自我检测，其中分为气动、机械传动两方面，利用多个传感器进行监控，防止该协力骨骼机器装置出现故障而导致的人员受伤事件。最后，该协力骨骼机器装置增加无线电模块后，就会有机器间信息交互系统，即单台该协力骨骼机器装置在工作时会收集必要的信息通过无线电分享给其它的该协力骨骼机器装置，利用一键呼叫的模式方便操作人员间的信息交互，提高工作效率。另外，上机架的主要作用为连接吊臂，挂载气压动力控制元件，挂载控制器，以及挂载人机显示器，选择框架结构作为上机架方案。另外，由于成年男子背部尺寸为300～500mm取中间值400mm作为上机架高，综合考虑吊臂尺寸以及各项外挂元件尺寸，基本确定上机架长500mm，因此上机架形状为500mm×400mm的矩形框架，由于四边形具有不稳定性，因此在设计上，位于机架中还设计了横向稳定杆，其中横向稳定杆也可作为挂载各类元件的挂点。

根据解剖学分析已得知下肢最简结构，借鉴HULC的人机工学设计，该协力骨骼机器装置的腿部机械结构也主要由连杆组成，综合考虑从解剖学中得到的人体下肢机构简图，以及人体下肢运动分析得到的结论，髋关节应保证两个自由度，膝关节应有且只有一个自由度，踝关节应保证只有两个自由度。由此进行方案确定：1、髋关节要保证屈、伸、内收、外展四个动作，其结构可近似看作两个铰链，限制自由度的球面高副；2、膝关节要保证屈、伸两个动作，其结构可近似看作一个铰链；3、踝关节要保证，屈、伸、内翻、外翻四个动作，其结构可近似看作两个铰链，限制自由度的球面高副。通过CATIA模拟组装上述髋关节、膝关节、踝关节以及连杆，得到与下肢机械运动简图相同的结构，因此下肢机架即上述结构组成。

同时，机械助力方面，设计应满足：1、正常行走状态下不影响运动；2、在负重下蹲起立，以及爬坡时提供助力作用。通过分析，助力结构应该在特定状态下输出一定能量进行做功，协助人克服重力，且负载越大应该能提供更大的相应的力，即需要一个储能装置，在特定的情况下输出力的作用。通过CATIA的建模运动仿真模拟，此设计自由度为1，有唯一可控运动，且运动过程中无机械死点，运动过程无冲击，动作顺滑流畅，因此，此方案总体可行。在下肢总方案定型的基础上，分别针对髋关节，膝关节以及踝关节进行细化设计：人造髋关节的结构：利用铰链将一端连接于上机架上，另一端连接于连接机构上，连接机构利用轴与轴承与大腿杆相连接，实现两个自由度。人造膝关节的结构：由左右两半组成，根据膝关节的最大极限尺寸进行设计，曲线进行仿生学设计得出，在承受力的情况下尽可能做到美观，膝关节上打有孔位，用于连接大腿杆以及储能装置。人造踝关节的结构：利用限制自由度的球面高副结构，上连小腿杆，下端连接于脚板上，由此实现两个自由度。

综上所述，该骨骼机器装置专门针对商品搬运开发，尤其适合搬运类似冰箱，彩电，空调外机这类一个人无法搬运的产品，利用本产品在搬运过程中非常有帮助；该协力骨骼机器装置价格远远低于市场上的同类产品，因此该协力骨骼机器装置拥有很广阔的市场前景。其主要利用铝型材进行制造，机架部分采用铝型材搭建，适应不同身高的人员使用，部分机件使用铝型材，利用CNC编程加工确保精度，使传动时平稳顺滑安全可靠。其工作原理如下：利用良好的人机工程学，仿生学原理，利用机架进行力的分解与传导，利用气缸动作实现物品吊装，通过PLC发送指令与程序输入值进行对比，输入值分别为真空度以及物品质量，当真空度达到要求后证明物品已被末端效应器吸合；当物品质量小于最大起重质量后，启动助力气缸，协助人进行物品的起运，理论上使用者负重感为实际重量的10%左右。该骨骼机器装置的创新点是：1、操作简便，有合理人机交互系统；2、杜绝暴力搬运，多种传感器连接成商品保护模组；3、安全可靠，有安全保护系统；4、操作保护，防止人员误操作导致的安全事故；5、自我检测，自检系统监视机器状态；6、协同工作，可加载通讯功能，方便操作人员间的信息交互；7、价格便宜，对比同类助力设备的工作高效。本发明专门针对商品搬运开发，适合搬运空调外机这类一个人无法搬运的产品，该协力骨骼机器装置价格远远低于市场上的同类产品。除此之外，该协力骨骼机器装置具有较高的拓展能力，可用于户外运动，医疗康复器材等，该协力骨骼机器装置拥有很广阔的民用市场前景。

除此之外，该协力骨骼机器装置具有较高的拓展能力，在提高下肢运行的可靠性后，可用于户外运动的助力，增加下肢运行算法后，该协力骨骼机器装置可以改造成为医疗康复器材帮助腿部患有疾病的患者进行康复训练，另外我国的老龄化日渐严重，针对老年人助力行走装置也很有必要，就上机架而言在拆除吊臂之后，可以按照实际要求加装其它类型的末端效应器用于其它用处，由此分析，该协力骨骼机器装置拥有多用途改进的优势，可以按照民用市场的需要进行优化改型，适应民用市场，有较大市场前景，在满足生产安全准则前提下，可以满足赢得订单准则，非常值得推广使用。同时，该协力骨骼机器装置拆除上机架后，可作为类似供给流水线装配工使用，缓解装配工长时间半蹲装配姿势对身体造成的损伤。

Claims (9)

1.一种半自动协力骨骼机器装置，该骨骼机器装置包括下肢外骨骼助行机器和上肢外骨骼助行机器，以及对应的包裹板和背带，所述下肢外骨骼助行机器与上肢外骨骼助行机器之间通过仿生脊椎连接，所述下肢外骨骼助行机器设有腰部机架、腿部机架，上肢外骨骼助行机器设有吊臂、上部机架；其特征在于该协力骨骼机器装置还设有可编程逻辑控制器、人机显示器、挂载控制器、空压机和挂载器，所述吊臂呈弯曲伸出上部机架的前方，吊臂设有吊臂气缸（37），空压机通过气管与吊臂气缸、挂载器连接，上部机架通过吊臂的吊臂气缸和挂载器对重物进行抬起吊装动作，吊臂的角度可调节，挂载器的高度可调节，人机显示器控制吊臂气缸，挂载控制器控制挂载器；

所述上肢外骨骼助行机器包括连接滑块（1）、腰部连接件（2）、滑块支架连接件（3）、腰部横板（5）、第一竖向背板（6）、吊臂支撑块（7）、横向稳定轴（8）、旋转轴（9）、上横板（10）、中横板（11）、第二竖向背板（12）、下横板（13）、仿生脊柱（34）、吊臂后梁（35）、吊臂中梁（36）、吊臂气缸（37）、横向挂载轴（38）、吊臂前梁（39），以及对应的包裹板和背带；所述下横板与腰部横板之间通过连接滑块、腰部连接件、滑块支架连接件、仿生脊柱连接，上横板与中横板之间设有吊臂支撑块和吊臂后梁，吊臂后梁与吊臂中梁、吊臂前梁依次连接，对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间设有横向稳定轴和旋转轴，吊臂前梁的末端设有横向挂载轴，吊臂前梁与吊臂后梁之间设有吊臂气缸；所述横向挂载轴设有挂载器，空压机的气管通过对称设置的吊臂后梁、吊臂中梁、吊臂前梁之间的间隙与吊臂气缸、挂载器连接；腰部横板的后侧两端对称分别设有双轴双作用气缸（33），双轴双作用气缸通过圆柱拉伸弹簧（14）与上横板连接。

2.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述吊臂的吊臂后梁（35）的一端与吊臂中梁（36）的一端铰接，吊臂前梁（39）和吊臂后梁分别设有滑槽，吊臂气缸（37）设置于吊臂前梁的滑槽与吊臂后梁的滑槽之间。

3.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述吊臂的吊臂后梁（35）呈125度与上部机架连接，吊臂的吊臂中梁（36）与吊臂前梁（39）连为一体。

4.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述上部机架的仿生脊柱（34）由方形的脊柱块依次连接构成，末端的脊柱块通过连接滑块（1）、腰部连接件（2）、滑块支架连接件（3）与腰部横板（5）连接，另一端的脊柱块通过型材块与下横板（13）连接。

5.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述下肢外骨骼助行机器分别包括阶梯轴（15）、关节轴承（16）、轴承座（17）、脚底受力支架（18）、脚底垫板（19）、脚掌小腿连接件（20）、小腿骨架（21）、膝盖小腿支架（22）、内侧膝盖处连接板（23）、气缸弹簧下连接头（24）、外侧膝盖处连接板（25）、膝盖大腿连接件（26）、气缸弹簧（27）、大腿骨架（28）、气缸弹簧上支撑件（29）、大腿旋转连接件（30）、侧腰大腿支架连接板（31）、阻尼铰链（32），以及对应的包裹板和背带；所述脚底垫板与脚底受力支架的一端连接呈L字形，脚底受力支架的另一端通过轴承座、阶梯轴与关节轴承的一端连接，关节轴承的另一端与脚掌小腿连接件连接，脚掌小腿连接件设置于小腿骨架的一端，小腿骨架的另一端设有膝盖小腿支架，膝盖小腿支架通过内侧膝盖处连接板、外侧膝盖处连接板与膝盖大腿连接件连接，内侧膝盖处连接板与外侧膝盖处连接板之间通过气缸弹簧下连接头与气缸弹簧的一端连接；膝盖大腿连接件设置于大腿骨架的一端，大腿骨架的另一端设有大腿旋转连接件，气缸弹簧的另一端与气缸弹簧上支撑件连接，气缸弹簧上支撑件设置于大腿骨架的大腿旋转连接件端，气缸弹簧、大腿骨架、气缸弹簧上支撑件之间连接呈三角形；大腿旋转连接件通过侧腰大腿支架连接板与阻尼铰链连接，阻尼铰链通过前横板与腰部横板（5）的前侧两端连接；大腿旋转连接件与膝盖大腿连接件之间的大腿骨架缝隙分别设有槽条（4），膝盖小腿支架与脚掌小腿连接件之间的小腿骨架缝隙也分别设有所述槽条。

6.根据权利要求5所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述上部机架的腰部横板（5）、第一竖向背板（6）、上横板（10）、中横板（11）、第二竖向背板（12）、下横板（13）、前横板采用型材板件连接固定。

7.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述横向挂载轴（38）的挂载器为升降气缸和机械吊钩。

8.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述横向挂载轴（38）的挂载器为升降气缸和气动吸盘。

9.根据权利要求1所述的半自动协力骨骼机器装置，其特征在于所述可编程逻辑控制器、人机显示器和挂载控制器一体设置，并通过上肢外骨骼助行机器设置于人体前方。