CN106983588B - 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人 - Google Patents

一种可自适应人体结构的外骨骼机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN106983588B
CN106983588B CN201710330325.XA CN201710330325A CN106983588B CN 106983588 B CN106983588 B CN 106983588B CN 201710330325 A CN201710330325 A CN 201710330325A CN 106983588 B CN106983588 B CN 106983588B
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon fiber
forearm
upper arm
tube
human body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710330325.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106983588A (zh
Inventor
韩清江
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan Yunyuntianxia Information Technology Co ltd
Original Assignee
Wuhan Yunyuntianxia Information Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan Yunyuntianxia Information Technology Co ltd filed Critical Wuhan Yunyuntianxia Information Technology Co ltd
Priority to CN201710330325.XA priority Critical patent/CN106983588B/zh
Publication of CN106983588A publication Critical patent/CN106983588A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106983588B publication Critical patent/CN106983588B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/54—Artificial arms or hands or parts thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
    • A61F2/00—Filters implantable into blood vessels; Prostheses, i.e. artificial substitutes or replacements for parts of the body; Appliances for connecting them with the body; Devices providing patency to, or preventing collapsing of, tubular structures of the body, e.g. stents
    • A61F2/50—Prostheses not implantable in the body
    • A61F2/68—Operating or control means
    • A61F2/70—Operating or control means electrical
    • A61F2002/704—Operating or control means electrical computer-controlled, e.g. robotic control

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，包括上臂碳纤维管、小臂碳纤维管和应力感应手套，其特征在于，所述上臂碳纤维管上端连接有肩部液压伸缩管，有益效果在于：该可自适应人体结构的外骨骼机器人主体材料为碳纤维，所以其整体重量轻，但其韧度及强度完全可以支持人类日常生活的应用，并且该可自适应人体结构的外骨骼机器人内部设有各种感应器，使得使用者可以根据自己体形及需要来调节其直径，液压泵的设置可以将使用者所需放大的力放大，以完成一些需要的动作，控制该可自适应人体结构的外骨骼机器人整体状态的控制中心为掌上微型电脑，使用者可以方便地操作本发明。

Description

一种可自适应人体结构的外骨骼机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种可自适应人体结构的外骨骼机器人。
背景技术
外骨骼机器人技术是融合传感、控制、信息、融合、移动计算,为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术，是指套在人体外面的机器人，也称“可穿戴的机器人”，发展人体外骨骼的挑战，尽管外骨骼的概念在美国科幻电影中出现已有数十年的历史，但鉴于基础技术的限制，它从来就不是一个实践性的概念。能量供应是一个主要阻碍。人体外骨骼的能量源必须是可移动的，并且能够为穿衣者所分派的任务来提供足够的能量。能量源美军实用的外骨骼助力机器人也不应在任务进行中出现衰减。运动是另一个问题。人体可以走路，奔跑，及向前后任意弯曲。这些复杂的运动都已被证明是难以被机械所模拟的大致上助力机器本人认为可分为工程助力机器以及生物助力机器两大类，工程助力机器已经应用的领域有汽车、工厂以及各种工程机械；而生物助力机器主要是人类使用的外骨骼助力机器人，其中可用在三大方面，即军事、民用、医疗。可以说助力机器的本质就是将人类本身的力量和动作速度放大几倍甚至上千倍。本文探讨的外骨骼机器人技术是这个本质的直接体现，结合现在的研究进展和人类的生存需要，我们可以展望将来的技术发展要达到助力设备就像我们人类穿戴的衣服一样不仅不会对人了本身的动作构成阻碍，还能根据人的大脑意识将人的目标动作放大到需要的目标值，比如人自身不能抬起一辆小汽车，但穿戴外骨骼服装后单独的个体就能顺利的举起这辆汽车，并且还要能举着它走或跑着运动起来。
现有技术中，民用外骨骼机器人的普及程度还不够高，而在社会中有不少人因为种种事故而导致手臂等同等级的残疾，在日常生活中造成了不同程度的影响，如今急需一种可以辅助手臂残疾人群生活的外骨骼机器人。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，包括上臂碳纤维管、小臂碳纤维管和应力感应手套，所述上臂碳纤维管上端连接有肩部液压伸缩管，所述肩部液压伸缩管另一端连接有肩部液压泵，所述上臂碳纤维管下端连接有肘部液压泵，所述肘部液压泵通过肘部液压伸缩管连接有所述小臂碳纤维管，所述小臂碳纤维管另一端连接有小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环，且若干所述小臂碳纤维管均等排列且与所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环连接，所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环连接有腕部液压泵，所述腕部液压泵连接有腕部液压伸缩管，所述腕部液压伸缩管连接有所述应力感应手套，且所述应力感应手套的手背面安装有掌上微型电脑，所述上臂碳纤维管外连接有上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环，且若干所述上臂碳纤维管均等排列且与所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环连接，所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环外侧连接有若干上臂碳纤维外壳，且所述上臂碳纤维外壳之间通过上臂电感纤维伸缩带连接，所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环外侧连接有若干小臂碳纤维外壳，且所述小臂碳纤维外壳之间通过小臂电感纤维伸缩带连接，所述上臂碳纤维外壳和所述小臂碳纤维外壳之间通过肘部纤维保护网连接，且所述上臂碳纤维外壳通过肩部纤维保护网与肩部碳纤维外壳连接，所述小臂碳纤维外壳通过腕部纤维保护网连接有所述应力感应手套；
所述上臂碳纤维管和所述小臂碳纤维管上设有若干微型应力感应器，且所述微型应力感应器与所述掌上微型电脑电性连接；
所述肩部碳纤维外壳连接有第一安全带和第二安全带，所述第一安全带和所述第二安全带之间通过安全连接带连接，且所述第一安全带和所述第二安全带末端连接在一起。
优选的，所述掌上微型电脑分别与所述腕部液压泵、所述肘部液压泵、所述肩部液压泵、所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环、所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环、所述小臂电感纤维伸缩带和所述上臂电感纤维伸缩带电性连接。
本发明提出的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，有益效果在于：该可自适应人体结构的外骨骼机器人主体材料为碳纤维，所以其整体重量轻，但其韧度及强度完全可以支持人类日常生活的应用，并且该可自适应人体结构的外骨骼机器人内部设有各种感应器，使得使用者可以根据自己体形及需要来调节其直径，液压泵的设置可以将使用者所需放大的力放大，以完成一些需要的动作，控制该可自适应人体结构的外骨骼机器人整体状态的控制中心为掌上微型电脑，使用者可以方便地操作本发明。
附图说明
图1为本发明提出的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人的内部正面结构示意图；
图2为本发明提出的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人的整体示意图；
图3为本发明提出的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人的内部背面结构示意图；
图4为图1中A区域和B区域的放大图。
图中：1、上臂碳纤维管；2、肩部液压伸缩管；3、肩部液压泵；4、肘部液压泵；5、肘部液压伸缩管；6、小臂碳纤维管；7、小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环；8、腕部液压泵；9、腕部液压伸缩管；10、应力感应手套；11、腕部纤维保护网；12、小臂电感纤维伸缩带；13、小臂碳纤维外壳；14、肘部纤维保护网；15、上臂碳纤维外壳；16、上臂电感纤维伸缩带；17、肩部纤维保护网；18、肩部碳纤维外壳；19、第一安全带；20、第二安全带；21、安全连接带；22、掌上微型电脑；23、上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环；24、微型应力感应器。
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。
参照图1-4，一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，包括上臂碳纤维管1、小臂碳纤维管6和应力感应手套10，上臂碳纤维管1上端连接有肩部液压伸缩管2，肩部液压伸缩管2另一端连接有肩部液压泵3，上臂碳纤维管1下端连接有肘部液压泵4，肘部液压泵4通过肘部液压伸缩管5连接有小臂碳纤维管6，小臂碳纤维管6另一端连接有小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环7，且若干小臂碳纤维管6均等排列且与小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环7连接，小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环7连接有腕部液压泵8，腕部液压泵8连接有腕部液压伸缩管9，腕部液压伸缩管9连接有应力感应手套10，且应力感应手套10的手背面安装有掌上微型电脑22，上臂碳纤维管1外连接有上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环23，且若干上臂碳纤维管1均等排列与上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环23连接，上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环23外侧连接有若干上臂碳纤维外壳15，且上臂碳纤维外壳15之间通过上臂电感纤维伸缩带16连接，小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环7外侧连接有若干小臂碳纤维外壳13，且小臂碳纤维外壳13之间通过小臂电感纤维伸缩带12连接，上臂碳纤维外壳15和小臂碳纤维外壳13之间通过肘部纤维保护网14连接，且上臂碳纤维外壳15通过肩部纤维保护网17与肩部碳纤维外壳18连接，小臂碳纤维外壳13通过腕部纤维保护网11连接有应力感应手套10。
掌上微型电脑22分别与腕部液压泵8、肘部液压泵4、肩部液压泵3、小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环7、上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环23、小臂电感纤维伸缩带12和上臂电感纤维伸缩带16电性连接，以便于将信息反馈给掌上微型电脑22和掌上微型电脑22控制整体的运作。
上臂碳纤维管1和小臂碳纤维管6上设有若干微型应力感应器24，以便于本发明辅助使用者，且微型应力感应器24与掌上微型电脑22电性连接，以便于将信号反馈给掌上微型电脑22。
肩部碳纤维外壳18连接有第一安全带19和第二安全带20，第一安全带19和第二安全带20之间通过安全连接带21连接，且第一安全带19和第二安全带20末端连接在一起，以便于将本发明与使用者固定在一起。
具体的，在使用时，因为该可自适应人体结构的外骨骼机器人内部设有可伸缩环，外部设有伸缩带，所以使用者可以直接以穿衣的形式佩戴该可自适应人体结构的外骨骼机器人，然后将安全带系好固定稳妥，再使用掌上微型电脑22调整该可自适应人体结构的外骨骼机器人和使用者手臂的贴合程度，由于该可自适应人体结构的外骨骼机器人内部设有若干微型应力感应器24和应力感应手套10，所以使用者在穿戴好后，该可自适应人体结构的外骨骼机器人会根据微型应力感应器24和应力感应手套10所反馈的信息进行放大使用者的力量，待调整完成后再设置力度放大倍数，然后使用者便可以使用该可自适应人体结构的外骨骼机器人来辅助自己的日常生活了。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，包括上臂碳纤维管(1)、小臂碳纤维管(6)和应力感应手套(10)，其特征在于，所述上臂碳纤维管(1)上端连接有肩部液压伸缩管(2)，所述肩部液压伸缩管(2)另一端连接有肩部液压泵(3)，所述上臂碳纤维管(1)下端连接有肘部液压泵(4)，所述肘部液压泵(4)通过肘部液压伸缩管(5)连接有所述小臂碳纤维管(6)，所述小臂碳纤维管(6)另一端连接有小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(7)，且若干所述小臂碳纤维管(6)均等排列与所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(7)连接，所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(7)连接有腕部液压泵(8)，所述腕部液压泵(8)连接有腕部液压伸缩管(9)，所述腕部液压伸缩管(9)连接有所述应力感应手套(10)，且所述应力感应手套(10)的手背面安装有掌上微型电脑(22)，所述上臂碳纤维管(1)外连接有上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(23)，且若干所述上臂碳纤维管(1)均等排列且与所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(23)连接，所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(23)外侧连接有若干上臂碳纤维外壳(15)，且所述上臂碳纤维外壳(15)之间通过上臂电感纤维伸缩带(16)连接，所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(7)外侧连接有若干小臂碳纤维外壳(13)，且所述小臂碳纤维外壳(13)之间通过小臂电感纤维伸缩带(12)连接，所述上臂碳纤维外壳(15)和所述小臂碳纤维外壳(13)之间通过肘部纤维保护网(14)连接，且所述上臂碳纤维外壳(15)通过肩部纤维保护网(17)与肩部碳纤维外壳(18)连接，所述小臂碳纤维外壳(13)通过腕部纤维保护网(11)连接有所述应力感应手套(10)；
所述上臂碳纤维管(1)和所述小臂碳纤维管(6)上设有若干微型应力感应器(24)，且所述微型应力感应器(24)与所述掌上微型电脑(22)电性连接；
所述肩部碳纤维外壳(18)连接有第一安全带(19)和第二安全带(20)，所述第一安全带(19)和所述第二安全带(20)之间通过安全连接带(21)连接，且所述第一安全带(19)和所述第二安全带(20)末端连接在一起。
2.根据权利要求1所述的一种可自适应人体结构的外骨骼机器人，其特征在于，所述掌上微型电脑(22)分别与所述腕部液压泵(8)、所述肘部液压泵(4)、所述肩部液压泵(3)、所述小臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(7)、所述上臂碳纤维管电控可伸缩式固定环(23)、所述小臂电感纤维伸缩带(12)和所述上臂电感纤维伸缩带(16)电性连接。
CN201710330325.XA 2017-05-11 2017-05-11 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人 Active CN106983588B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710330325.XA CN106983588B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710330325.XA CN106983588B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106983588A CN106983588A (zh) 2017-07-28
CN106983588B true CN106983588B (zh) 2023-10-27

Family

ID=59418673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710330325.XA Active CN106983588B (zh) 2017-05-11 2017-05-11 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106983588B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110680559B (zh) * 2019-09-27 2022-02-15 长沙晟天新材料有限公司 一种胸锁一体件及其制备方法
CN111838801B (zh) * 2020-07-28 2023-01-06 中国科学院大学宁波华美医院 一种老年人跌倒用腕关节防护缓冲装置
CN114271999B (zh) * 2021-12-27 2022-08-02 湖南工程学院 一种具有自适应调节能力的智能上肢假肢

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2385692Y (zh) * 1999-03-01 2000-07-05 陈伯恒 自助机械手
CN104665962A (zh) * 2015-02-05 2015-06-03 华南理工大学 可穿戴式功能增强机器手系统及其辅助手指和控制方法
CN106232063A (zh) * 2014-04-21 2016-12-14 韩国技术教育大学产学协力团 外骨骼型手套
CN207693733U (zh) * 2017-05-11 2018-08-07 武汉云云天下信息科技有限公司 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104053416B (zh) * 2011-11-12 2016-11-09 利姆创新股份有限公司 模块化假肢接受腔及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2385692Y (zh) * 1999-03-01 2000-07-05 陈伯恒 自助机械手
CN106232063A (zh) * 2014-04-21 2016-12-14 韩国技术教育大学产学协力团 外骨骼型手套
CN104665962A (zh) * 2015-02-05 2015-06-03 华南理工大学 可穿戴式功能增强机器手系统及其辅助手指和控制方法
CN207693733U (zh) * 2017-05-11 2018-08-07 武汉云云天下信息科技有限公司 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人

Also Published As

Publication number Publication date
CN106983588A (zh) 2017-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yap et al. Design and preliminary feasibility study of a soft robotic glove for hand function assistance in stroke survivors
CN106983588B (zh) 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人
JP5462344B2 (ja) 人間の把持補助デバイスのソフト製品
KR101836413B1 (ko) 근력 보조를 위한 의복형 착용로봇용 텐던장치
Gopura et al. A brief review on upper extremity robotic exoskeleton systems
CN110524527B (zh) 外骨骼驱动装置及外骨骼驱动方法
CN110900568B (zh) 一种腰部助力外骨骼机器人
CN211193877U (zh) 一种可穿戴下肢康复外骨骼机器人
Gunasekara et al. Control methodologies for upper limb exoskeleton robots
CA2982719A1 (en) Non-invasive mechatronic device providing joint mobility using eeg and emg signals
WO2018028221A1 (zh) 用于辅助帕金森病患者康复的可穿戴设备
CN110328657A (zh) 一种柔性外骨骼助力机器人
US20190258239A1 (en) Jacket for embodied interaction with virtual or distal robotic device
Alias et al. The efficacy of state of the art overground gait rehabilitation robotics: a bird's eye view
DE202015005645U1 (de) Funktionsbekleidung mit taktilem Reizmodul und EMG-Elektrode
Viteckova et al. Empowering lower limbs exoskeletons: State-of-the-art
AU2018364613A1 (en) Hand exoskeleton device
Yuan et al. Key technologies and prospects of individual combat exoskeleton
Yumbla et al. Human assistance and augmentation with wearable soft robotics: a literature review and perspectives
CN110385692B (zh) 一种气动腰部助力外骨骼机器人
WO2018028223A1 (zh) 用于减轻帕金森病患者手部震颤的智能手环
Park et al. Evaluation of an improved soft meal assistive exoskeleton with an adjustable weight-bearing system for people with disability
CN112936221B (zh) 基于外骨骼的拉绳自动可调节装置及助力搬运方法
CN207693733U (zh) 一种可自适应人体结构的外骨骼机器人
KR102207991B1 (ko) 시트형 근력 보조 슈트

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant