CN107297738B - 机械臂控制系统 - Google Patents
机械臂控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107297738B CN107297738B CN201710724347.4A CN201710724347A CN107297738B CN 107297738 B CN107297738 B CN 107297738B CN 201710724347 A CN201710724347 A CN 201710724347A CN 107297738 B CN107297738 B CN 107297738B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- joint part
- connecting rod
- cylinder
- finger
- sub
- 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
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J13/00—Controls for manipulators
- B25J13/08—Controls for manipulators by means of sensing devices, e.g. viewing or touching devices
- B25J13/081—Touching devices, e.g. pressure-sensitive
- B25J13/084—Tactile sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/14—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid
Abstract
本发明实施例涉及一种机械臂控制系统,所述机械臂控制系统包括:肩部装置、大臂装置、小臂装置和手指装置;肩部装置包括:背部板、肩带和第一液压缸;大臂装置包括:第二肩部连接板、大臂杆和第一气缸;第一气缸拉伸或缩进时,带动连接杆围绕第三旋转轴转动;小臂装置包括:小臂连接杆、固定套、触碰环、传感器固定座、旋转片、第二气缸固定座、第二气缸、第一传感器和手掌部;手掌部通过手掌连接座与第二气缸固定座相连接,用于使用者手部插接入手掌部;手指装置包括:旋转轴承、控制杆、第一手指单元、扎线连接杆、第二传感器和第一扎线;当第二期气缸运动时,带动第二气缸杆运动,从而通过第一扎线第一手指单元绕第一连杆固定轴的轴向转动。
Description
技术领域
本发明涉及机械助力装置技术领域,尤其涉及一种机械臂控制系统。
背景技术
随着科技的发展,机械助力装置已广泛应用于医疗保健、制造业等行业。其中,可穿戴型助力装置是机械助力装置技术领域的重要组成部分。可穿戴型装置根据助力对象的不懂可分为两类:直接式和间接式。其中,直接式可穿戴型装置可以直接为使用者提供动力,如下肢助力、背部助力及上肢助力等。这种情况下,助力装置的运动需要超前于人体相应的运动。间接式可穿戴型装置可以分担使用者的劳动力量,从而达到减轻使用者劳动强度的目的,例如帮助使用者背负重物、搬运货物等。
在具体应用中,人体运动是十分复杂的,人可以走路,奔跑及向前后任意弯曲。而间接式可穿戴型装置相当于使用者的外骨骼,需要配合或模拟使用者进行相应的运动,因此,如何模拟或配合使用者进行相应的动作是目前间接式可穿戴型装置需要解决的一个难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械臂控制系统,通过气缸的拉伸和收缩为穿戴机械臂控制系统的使用者的肩部、大臂、小臂和手部提供相应的机械助力,从而降低使用者的肩部、大臂、小臂和手部的肌肉疲劳度,进而提高使用者工作效率。并且,本发明实施例提供的机械臂控制系统成本低,精度高,操作简便。
为实现上述目的,本发明提供了一种机械臂控制系统,包括:
肩部装置,所述肩部装置包括:
背部板,用于贴合在使用者背部;
肩带,通过肩带固定杆固定在所述背部板上,用于跨设在使用者肩部;
第一肩部连接板,利用第一液压缸与所述背部板相连接,所述第一液压缸的伸缩带动所述第一肩部连接板转动;
大臂装置,所述大臂装置包括:
第二肩部连接板,与所述第一肩部连接板通过第一旋转轴连接,所述第二肩部连接板围绕所述第一旋转轴转动;
大臂杆,通过第二旋转轴与所述第二肩部连接板连接,所述大臂杆围绕所述第二肩部连接板转动;
第一气缸,一端与所述大臂杆旋接,另一端与连接杆旋接;所述第一气缸拉伸或缩进时,带动所述连接杆围绕第三旋转轴转动;
小臂装置,所述小臂装置包括:
小臂连接杆,与所述连接杆固定,当所述第一气缸拉伸或缩进带动所述连接杆转动,所述连接杆带动所述小臂连接杆围绕所述第三旋转轴转动;
固定套,与所述小臂连接杆固定;
触碰环,固定在所述固定套内;
传感器固定座,与所述触碰环套接并固定;
所述第一传感器,固定于所述传感器固定座中;所述第一传感器的信号输出端与所述第一气缸的控制信号输入端电连接;所述第一传感器监测使用者的第一触碰动作,生成第一控制信号发送至所述第一气缸,所述第一气缸根据所述第一控制信号运动;
旋转片,套接在所述传感器固定座外侧,围绕所述传感器固定座旋转;
第二气缸固定座,与所述旋转片固定;
第二气缸,固定在所述第二气缸固定座上,具有第二气缸杆;
手掌部,通过手掌连接座与所述第二气缸固定座相连接,用于使用者手部插接入所述手掌部;
手指装置,所述手指装置包括:
旋转轴承,套接于所述固定套中;
控制杆套接于所述旋转轴承中,并且与所述旋转片相连接,随所述旋转片转动;
扎线连接杆,与所述控制杆垂直相连;所述扎线连接杆包括扎线穿孔;
第一手指单元,通过第一手指连接杆与第一连杆固定轴相连接,所述第一连杆固定轴与所述控制杆垂直固定相连;所述第一手单元通过所述第一手指连接杆围绕所述第一连杆固定轴转动;
所述第一手指单元包括第一关节部、第二关节部和第三关节部;所述第一关节部与所述第二关节部的一端相连,所述第二关节部的另一端与所述第三关节部相连;并且所述第一关节部、所述第二关节部和所述第三关节部上都具有所述第一扎线通孔;
第二传感器,固定于所述第三关节部中;所述第二传感器的信号输出端与所述第二气缸的控制信号输入端电连接;所述第二传感器检测所述使用者的第二触碰动作生成第二控制信号发送至所述第二气缸,所述第二气缸根据所述第二控制信号运动;
第一扎线,一端捆绑于所述第二气缸杆的一端,另一端捆通过所述扎线穿孔穿设入所述第一扎线通孔中,并绑于所述第三关节部上;当所述第二期气缸运动时,带动所述第二气缸杆运动,从而通过所述第一扎线带动所述第一关节部、第二关节部和第三关节部绕所述第一连杆固定轴的轴向转动。
优选的,所述大臂装置还包括:第二液压缸;
所述第二液压缸的一端与所述第二肩部连接板旋接,另一端与所述大臂杆旋接。
优选的,所述大臂装置还包括:第三液压缸;
所述第三液压缸的一端与所述连接杆旋接,另一端与所述大臂杆旋接,且平行于所述第一气缸设置。
优选的,所述第一手指单元为四个,所述第一手指连接杆为四个。
进一步优选的,所述第一手指单元包括第一子单元、第二子单元、第三子单元和第四子单元;所述第一子单元、第二子单元、第三子单元和第四子单元分别包括相应的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部;
所述第一手指连接杆包括第一子连杆、第二子连杆、第三子连杆和第四子连杆;
所述第一连杆固定轴包括第一固定轴和第二固定轴;
所述第一子连杆的一端套接在所述第一固定轴上,另一端与所述第一子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动第一子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第一子连杆绕所述第一固定轴的轴向转动;
所述第二子连杆的一端套接在所述第一固定轴上,另一端与所述第二子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第二子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第二子连杆绕所述第一固定轴的轴向转动;
所述第三子连杆的一端套接在所述第二固定轴上,另一端与所述第三子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第三子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第三子连杆绕所述第二固定轴的轴向转动;
所述第四子连杆的一端套接在所述第二固定轴上,另一端与所述第四子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第四子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第四子连杆绕所述第二固定轴的轴向转动。
优选的,所述手指装置还包括:第二扎线、第二手指单元、万向节、第二手指连接座和第三传感器;
所述第二手指单元包括第四关节部和第五关节部;所述第四关节部与所述第五关节部相连;并且,所述第四关节部和所述第五关节部中分别具有第二扎线通孔。
进一步优选的,所述第二手指单元通过所述万向节与所述第二手指连接座相连;
所述第二指连接座与所述控制杆相连接;
所述第三传感器固定于所述第四关节部中;所述第三传感器的信号输出端与所述第二气缸的控制信号输入端电连接;所述第三传感器根据所述使用者的第三触碰动作生成第三控制信号发送至所述第二气缸,所述第二气缸根据所述第三控制信号运动;
所述万向节包括固定部和弯折部;所述第二扎线的一端连接于所述第二气缸杆,另一端连接于第四关节部;当所述第二气缸运动时,带动所述第二气缸杆运动,从而通过所述第二扎线控制所述弯折部运动,改变所述弯折部与所述固定部之间的连接角度,并使得所述第四关节部和所述第五关节部绕所述第二手指连接座的轴向转动。
进一步优选的,所述第二气缸为五个;
其中四个所述第二气缸通过所述第一扎线控制四个所述第一手指单元的运动,另一个所述第二气缸通过所述第二扎线控制所述第二手指单元的运动。
优选的,所述手指装置还包括:限位杆和限位块;
所述限位块呈半圆形,两端分别固定于所述控制杆上,用于托起使用者的手腕;
所述限位杆的两端分别固定于所述控制杆上,用于托起使用者的手掌。
本发明实施例提供的机械臂控制系统,通过气缸的拉伸和收缩为穿戴机械臂控制系统的使用者的肩部、大臂、小臂和手部提供相应的机械助力,从而降低使用者的肩部、大臂、小臂和手部的肌肉疲劳度,进而提高使用者工作效率。并且,本发明实施例提供的机械臂控制系统成本低,精度高,操作简便。
附图说明
图1为本发明实施例提供的机械臂控制系统的整体结构的示意图;
图2为本发明实施例提供的机械臂控制系统的局部示意图之一;
图3为本发明实施例提供的机械臂控制系统的小臂装置的示意图;
图4为本发明实施例提供的机械臂控制系统的局部示意图之二;
图5为本发明实施例提供的机械臂控制系统的手指装置的示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
为了更好的理解本发明的技术方案,首先对于本发明提出的机械臂控制系统的应用场景进行介绍。
本发明实施例提供的一种机械臂控制系统可理解为可穿戴式机械助力装置,需穿戴在使用者的身上,为使用者的肩部、大臂、小臂和手指提供助力,相当于使用者的外骨骼。
图1为本发明实施例提供的机械臂控制系统的整体结构的示意图,如图1所示,本发明实施例提供的机械臂控制系统包括:肩部装置1、大臂装置2、小臂装置3和手指装置4。
肩部装置1于大臂装置2的一端相连,用于穿戴在使用者的肩部。大臂装置2的另一端与小臂装置3相连,与使用者的大臂部位相对应。小臂装置3与使用者的小臂部位相对应。手指装置4套接于小臂装置3中,用于穿戴在使用者的手指部位。
当使用者的肩部运动时,肩部装置1随着使用者肩部运动而运动;当使用者的大臂运动时,大臂装置2随着使用者大臂运动而运动;当使用者的小臂运动时,小臂装置3随着使用者小臂运动而运动;当使用者的手指运动时,手指装置4随着使用者手指运动而运动。
具体的,图2为本发明实施例提供的机械臂控制系统的局部示意图之一。结合图1、图2所示,肩部装置1包括:背部板11、肩带12、肩带固定杆13、第一肩部连接板14和第一液压缸15。
背部板11呈“丁”字形,用于贴合在使用者的背部。肩带固定杆13的一端穿设于肩带12的一端,并固定于背部板11的一侧,另一端穿设于肩带12的另一端,使得肩带12呈马蹄型固定在背部板11上。
第一液压缸15的一端垂直旋接于背部板11的底部,另一端垂直旋接于第一肩部连接板14上,使得第一肩部连接板14与背部板11平行。
大臂装置2包括:第二肩部连接板21、第一旋转轴(图中未标出)、大臂杆22、第二旋转轴(图中未标出)、连接杆23、第三旋转轴(图中未标出)、第一气缸24、第二液压缸25和第三液压缸26。小臂装置3包括:小臂连接杆31。
第二肩部连接板21的一端与第一肩部连接板14通过第一旋转轴(图中未标出)相连接,使得第一肩部连接板14和第二肩部连接板21都可以沿第一旋转轴(图中未标出)为轴心转动。
进一步具体的,当第一液压缸15处于开启状态时,第一旋转轴(图中未标出)运动时带动第一液压缸15伸缩运动;当第一液压缸15处于锁死状态时,第二旋转轴22无法发生旋转运动。
大臂杆22的一端通过第二旋转轴(图中未标出)与第二肩部连接板21相连接,使得大臂杆22和第二肩部连接板21都可以沿第二旋转轴(图中未标出)为轴心转动。
第二液压缸25的一端旋接于第二肩部连接板21上,另一端跨过第二旋转轴(图中未标出)旋接于大臂杆22上。
进一步具体的,当第二液压缸25处于开启状态时,第二旋转轴(图中未标出)运动时带动第二液压缸25伸缩运动;当第二液压缸25处于锁死状态时,第二旋转轴(图中未标出)无法发生运动。
第一气缸24的一端与大臂杆22旋接,另一端与连接杆23的一端旋接。连接杆23的另一端与通过第三旋转轴(图中未标出)与小臂连接杆31相连接。当第一气缸24伸缩时,带动小臂连接杆31沿第三旋转轴(图中未标出)为轴心运动。
第三液压缸26的一端与第二肩部连接板21旋接,另一端与所述大臂杆22旋接。
进一步具体的,当第三液压缸26处于开启状态时,第一气缸24可以进行伸缩运动;当第三液压缸26处于锁死状态时,则第一气缸24无法进行伸缩运动。
由上述描述可知,当第一液压缸15、第二液压缸25和第三液压缸26处于锁死状态时(即不可做伸缩运动的状态),肩部装置1和大臂装置2都不能通过外力的作用而发生运动。这样可以防止机械臂控制系统因为误碰而发生形状的改变。
图3为本发明实施例提供的机械臂控制系统的局部示意图之二,如图3所示,小臂装置3除了上述已说明的小臂连接杆31外还包括:固定套32、触碰环33、第一传感器(图中未标出)、第一传感器(图中未标出)、传感器固定座34、旋转片35、第二气缸固定座36、第二气缸37、手掌连接座38和手掌部39。
固定套32的一端与小臂连接杆31相连,另一端套接有触碰环33和传感器固定座34。触碰环33套接于传感器固定座34的内侧。传感器固定座34的周围具有第一传感器(图中未标出),用于感应使用者手部的运动,生成与使用者手部运动相符的第一控制信号发送至第一气缸37,使得第一气缸37根据第一控制信号拉伸或缩进,从而带动小臂连接杆31沿第三旋转轴(图中未标出)为轴心运动。
优选的,第一传感器(图中未标出)包括上传感器(图中未标出)和下传感器(图中未标出)。当使用者手部向上抬起时,触碰上传感器(图中未标出),上传感器(图中未标出)生成向上的第一控制信号发送至第一气缸37,第一气缸37根据向上的第一控制信号缩进。当使用者手部向下下压时,触碰下传感器(图中未标出),下传感器(图中未标出)生成向下的第一控制信号发送至第一气缸37,第一气缸37根据向下的第一控制信号拉伸。
旋转片35套接于传感器固定座34的外侧并固定在第二气缸固定座36的底部。旋转片35围绕传感器固定座34旋转时,带动第二气缸固定座36转动。
第二气缸37具有第二气缸杆371,通过第二气缸杆371插接于第二气缸固定座36上端。
手掌部39通过手掌连接座38与第二气缸固定座36相连接。使用者的手部可以通过固定套32插入手掌部39中。当使用者的手部进行旋转动作时,手掌部39带动第二气缸固定座36转动,从而带动旋转片35转动。
图4为本发明实施例提供的机械臂控制系统的小臂装置和手指装置的连接关系示意图,图5为本发明实施例提供的机械臂控制系统的手指装置的示意图,结合图4、图5所示,手指装置4包括:旋转轴承41、控制杆42、第一手指单元43、第一手指连接杆44、第一连杆固定轴45、第二手指单元46、万向节47、第二手指连接座48、扎线连接杆49、第一扎线(图中未标出)、第二扎线(图中未标出)、第二传感器(图中未标出)和第三传感器(图中未标出)。
旋转轴承41的外侧套接于固定套32与小臂连接杆31相接的一端。控制杆42的一端套接于旋转轴承41的内侧,另一端连接有第一手指单元43和第二手指单元46。并且,控制杆42与旋转片35相连。当使用者的手部进行旋转动作时,旋转片35带动控制杆42转动。扎线连接杆49与控制杆42垂直相连,且扎线连接杆49具有扎线穿孔(图中未标出)。
进一步具体的,第一手指单元43包括第一子单元431、第二子单元432、第三子单元433和第四子单元434,分别对应使用者的小指、无名指、中指和食指。使用者的小指、无名指、中指和食指可以分别插入包括第一子单元431、第二子单元432、第三子单元433和第四子单元434中。
并且,第一手指单元43中的每个子单元都包括第一关节部435、第二关节436部、第三关节部437和第一扎线通孔(图中未标出),第一关节部435、第二关节436部、第三关节部437分别对应使用者手指的指跟部分、指中部分和指尖部分。也就是说,当使用者的手指套入第一手指单元43中时,第一手指单元43中的第一关节部435、第二关节436部、第三关节部437会随着使用者的小指、无名指、中指和食指中的各个关节的运动而运动。
相应的,第一手指连接杆44包括第一子连杆441、第二子连杆442、第三子连杆443和第四子连杆444,第一连杆固定轴45包括第一固定轴451和第二固定轴452。第一固定轴451和第二固定轴452分别固定于控制杆42的两侧。
第一子连杆441的一端套接在第一固定轴451上,另一端与第一子单元431固定连接。第一子单元431中的第三关节部437通过第一扎线(图中未标出)带动第一子单元431通过第一子连杆441绕第一固定轴451的轴向转动。
第二子连杆442的一端套接在第一固定轴451上,另一端与第二子单元432固定连接。第二子单元432中的第三关节部437通过第一扎线(图中未标出)带动第二子单元432通过第二子连杆442绕第一固定轴451的轴向转动。
第三子连杆443的一端套接在第二固定轴452上,另一端与第三子单元433固定连接。第三子单元433中的第三关节部437通过第一扎线(图中未标出)带动第三子单元433通过第三子连杆443绕第二固定轴452的轴向转动。
第四子连杆444的一端套接在第二固定轴452上,另一端与第四子单元434固定连接。第四子单元434中的第三关节部437通过第一扎线(图中未标出)带动第四子单元434通过第四子连杆444绕第二固定轴452的轴向转动。
由上述可知,使用者的小指、无名指、中指和食指都分别对应一个第一手指连接杆44,使得使用者的小指、无名指、中指和食指都可以围绕相应的固定轴的轴向转动。
并且,第二传感器(图中未标出)也为四个,分别设置于各个子单元中的第三关节部437上,用于感应使用者手指的运动,生成与使用者手指运动相符的第二控制信号发送至第二气缸37,使得第二气缸37根据第二控制信号拉伸或缩进。
第二手指单元46对应使用者的拇指,使用者的拇指可以插入第二手指单元46中。第二手指单元46包括第四关节部461、第五关节部462。其中,第四关节部461和第五关节部462分别对应使用者拇指的指尖部分和指跟部分。也就是说,当使用者的手指套入第二手指单元46中时,第二手指单元46中的第四关节部461、第五关节部462会随着使用者拇指中的各个关节的运动而运动。
第三传感器(图中未标出)设置于第四关节部461中,用于感应使用者拇指的运动,生成与使用者拇指运动相符的第三控制信号发送至第二气缸37,使得第二气缸37根据第三控制信号拉伸或缩进。
第五关节部462端插接有万向节47,万向节47插接于第二手指连接座48的一端。第二手指连接座48的另一端固定在控制杆42的一侧,使得第二手指单元46与控制杆42相连。第二手指单元46可以通过万向节47进行旋转。万向节47包括固定部(图中未标出)和弯折部(图中未标出)。
根据上述第一手指单元43和第二手指单元46的构造,相应的,第二气缸37为五个,分别对应第一子单元431、第二子单元432、第三子单元433、第四子单元434和第二手指单元46,也就是使用者的小指、无名指、中指、食指和拇指。
第一扎线(图中未标出)为四条,分别对应使用者的小指、无名指、中指和食指。每条第一扎线(图中未标出)一端都本别捆绑于一个第二气缸杆371的一端,另一端通过扎线连接杆中49的扎线穿孔(图中未标出)穿设入第一扎线通孔(图中未标出)中,并分别捆绑于第一子单元431、第二子单元432、第三子单元433、第四子单元434中的第一关节部437上。
第二扎线(图中未标出)的一端捆绑于一个第二气缸杆371,另一端通过第二扎线通孔(图中未标出)捆绑于第四关节部461上。第二扎线(图中未标出)对应使用者的拇指。
当各个第二期气缸37接收到第二传感器(图中未标出)或第三传感器(图中未标出)根据使用者运动而发出的第二控制信号或第三控制信号时,各个第二气缸37根据第二控制信号或第三控制信号进行相应的伸缩运动时,并带动相应的第二气缸杆371运动,从而通过第一扎线(图中未标出)带动第一关节部435、第二关节部436和第三关节部437运动,并且,通过第二扎线(图中未标出)扎线带动第四关节部461和第五关节部462控制弯折部(图中未标出)运动,并改变弯折部(图中未标出)与固定部(图中未标出)之间的连接角度。
优选的,手指装置4还包括限位杆401和限位块402。
限位杆401的两端分别固定于控制杆42的两侧,用于托起使用者的手掌。同样,限位块402呈半圆形,两端分别固定于控制杆42的两侧,用于托起使用者的手腕。限位杆401和限位块402起到的是限制使用者手部位置的作用。
进一步优选的,本发明实施例提供的机械臂控制系统可以为使用者提供一只手臂的机械臂控制系统,也可以根据使用者的具体需要,通过将两套肩带12、肩带固定杆13、第一肩部连接板14和第一液压缸15集成在一个背部板11上,并相应连接两套大臂装置2、小臂装置3和手指装置4的方式,为使用者提供同时具有左手手臂和右手手臂的机械臂控制系统。
当使用本发明上述实施例提供的机械臂控制系统进行劳动作业时,其作业过程如下:
首先,使用者将手臂穿入肩带中,然后将手指插入相应的第一手指单元和第二手指单元中。
在使用者进行劳动作业时,使用者的肩部、手臂和手指的运动会分别带动第一旋转轴、第二旋转轴、第一手指连接杆和万向节运动。同时,当使用者的手腕和手指分别触碰到第一传感器、第二传感器和第三传感器,第一传感器、第二传感器和第三传感器分别向第一气缸和第二气缸发送控制信号,使得第一气缸和第二气缸进行伸缩运动,进而使得第一液压缸、第二液压缸、第三液压缸、第一气缸和第二气缸为使用者的肩部、手臂和手指提供助力,帮助使用者进行劳动作业。
本发明实施例提供的机械臂控制系统,通过气缸的拉伸和收缩为穿戴机械臂控制系统的使用者的肩部、大臂、小臂和手部提供相应的机械助力,从而降低使用者的肩部、大臂、小臂和手部的肌肉疲劳度,进而提高使用者工作效率。并且,本发明实施例提供的机械臂控制系统成本低,精度高,操作简便。
专业人员应该还可以进一步意识到,结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤,能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现,为了清楚地说明硬件和软件的可互换性,在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行,取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能,但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块,或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种机械臂控制系统,其特征在于,所述机械臂控制系统包括:
肩部装置,所述肩部装置包括:
背部板,用于贴合在使用者背部;
肩带,通过肩带固定杆固定在所述背部板上,用于跨设在使用者肩部;
第一肩部连接板,利用第一液压缸与所述背部板相连接,所述第一液压缸的伸缩带动所述第一肩部连接板转动;
大臂装置,所述大臂装置包括:
第二肩部连接板,与所述第一肩部连接板通过第一旋转轴连接,所述第二肩部连接板围绕所述第一旋转轴转动;
大臂杆,通过第二旋转轴与所述第二肩部连接板连接,所述大臂杆围绕所述第二肩部连接板转动;
第一气缸,一端与所述大臂杆旋接,另一端与连接杆旋接;所述第一气缸拉伸或缩进时,带动所述连接杆围绕第三旋转轴转动;
小臂装置,所述小臂装置包括:
小臂连接杆,与所述连接杆固定,当所述第一气缸拉伸或缩进带动所述连接杆转动,所述连接杆带动所述小臂连接杆围绕所述第三旋转轴转动;
固定套,与所述小臂连接杆固定;
触碰环,固定在所述固定套内;
传感器固定座,与所述触碰环套接并固定;
第一传感器,固定于所述传感器固定座中;所述第一传感器的信号输出端与所述第一气缸的控制信号输入端电连接;所述第一传感器监测使用者的第一触碰动作,生成第一控制信号发送至所述第一气缸,所述第一气缸根据所述第一控制信号运动;
旋转片,套接在所述传感器固定座外侧,围绕所述传感器固定座旋转;
第二气缸固定座,与所述旋转片固定;
第二气缸,固定在所述第二气缸固定座上,具有第二气缸杆;
手掌部,通过手掌连接座与所述第二气缸固定座相连接,用于使用者手部插接入所述手掌部;
手指装置,所述手指装置包括:
旋转轴承,套接于所述固定套中;
控制杆套接于所述旋转轴承中,并且与所述旋转片相连接,随所述旋转片转动;
扎线连接杆,与所述控制杆垂直相连;所述扎线连接杆包括扎线穿孔;
第一手指单元,通过第一手指连接杆与第一连杆固定轴相连接,所述第一连杆固定轴与所述控制杆垂直固定相连;所述第一手指单元通过所述第一手指连接杆围绕所述第一连杆固定轴转动;
所述第一手指单元包括第一关节部、第二关节部和第三关节部;所述第一关节部与所述第二关节部的一端相连,所述第二关节部的另一端与所述第三关节部相连;并且所述第一关节部、所述第二关节部和所述第三关节部上都具有第一扎线通孔;
第二传感器,固定于所述第三关节部中;所述第二传感器的信号输出端与所述第二气缸的控制信号输入端电连接;所述第二传感器检测所述使用者的第二触碰动作生成第二控制信号发送至所述第二气缸,所述第二气缸根据所述第二控制信号运动;
第一扎线,一端捆绑于所述第二气缸杆的一端,另一端通过所述扎线穿孔穿设入所述第一扎线通孔中,并捆绑于所述第三关节部上;当所述第二气缸运动时,带动所述第二气缸杆运动,从而通过所述第一扎线带动所述第一关节部、第二关节部和第三关节部绕所述第一连杆固定轴的轴向转动。
2.根据权利要求1所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述大臂装置还包括:第二液压缸;
所述第二液压缸的一端与所述第二肩部连接板旋接,另一端与所述大臂杆旋接。
3.根据权利要求1所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述大臂装置还包括:第三液压缸;
所述第三液压缸的一端与所述连接杆旋接,另一端与所述大臂杆旋接,且平行于所述第一气缸设置。
4.根据权利要求1所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述第一手指单元为四个,所述第一手指连接杆为四个。
5.根据权利要求4所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述第一手指单元包括第一子单元、第二子单元、第三子单元和第四子单元;所述第一子单元、第二子单元、第三子单元和第四子单元分别包括相应的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部;
所述第一手指连接杆包括第一子连杆、第二子连杆、第三子连杆和第四子连杆;
所述第一连杆固定轴包括第一固定轴和第二固定轴;
所述第一子连杆的一端套接在所述第一固定轴上,另一端与所述第一子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动第一子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第一子连杆绕所述第一固定轴的轴向转动;
所述第二子连杆的一端套接在所述第一固定轴上,另一端与所述第二子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第二子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第二子连杆绕所述第一固定轴的轴向转动;
所述第三子连杆的一端套接在所述第二固定轴上,另一端与所述第三子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第三子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第三子连杆绕所述第二固定轴的轴向转动;
所述第四子连杆的一端套接在所述第二固定轴上,另一端与所述第四子单元的所述第一关节部固定连接;通过所述第一扎线带动所述第四子单元的所述第一关节部、第二关节部和第三关节部通过所述第四子连杆绕所述第二固定轴的轴向转动。
6.根据权利要求1所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述手指装置还包括:第二扎线、第二手指单元、万向节、第二手指连接座和第三传感器;
所述第二手指单元包括第四关节部和第五关节部;所述第四关节部与所述第五关节部相连;并且,所述第四关节部和所述第五关节部中分别具有第二扎线通孔。
7.根据权利要求6所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述第二手指单元通过所述万向节与所述第二手指连接座相连;
所述第二手指连接座与所述控制杆相连接;
所述第三传感器固定于所述第四关节部中;所述第三传感器的信号输出端与所述第二气缸的控制信号输入端电连接;所述第三传感器根据所述使用者的第三触碰动作生成第三控制信号发送至所述第二气缸,所述第二气缸根据所述第三控制信号运动;
所述万向节包括固定部和弯折部;所述第二扎线的一端连接于所述第二气缸杆,另一端连接于第四关节部;当所述第二气缸运动时,带动所述第二气缸杆运动,从而通过所述第二扎线控制所述弯折部运动,改变所述弯折部与所述固定部之间的连接角度,并使得所述第四关节部和所述第五关节部绕所述第二手指连接座的轴向转动。
8.根据权利要求6或7所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述第二气缸为五个;
其中四个所述第二气缸通过所述第一扎线控制四个所述第一手指单元的运动,另一个所述第二气缸通过所述第二扎线控制所述第二手指单元的运动。
9.根据权利要求1所述的机械臂控制系统,其特征在于,所述手指装置还包括:限位杆和限位块;
所述限位块呈半圆形,两端分别固定于所述控制杆上,用于托起使用者的手腕;
所述限位杆的两端分别固定于所述控制杆上,用于托起使用者的手掌。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710724347.4A CN107297738B (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 机械臂控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710724347.4A CN107297738B (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 机械臂控制系统 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107297738A CN107297738A (zh) | 2017-10-27 |
CN107297738B true CN107297738B (zh) | 2023-05-12 |
Family
ID=60131911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710724347.4A Active CN107297738B (zh) | 2017-08-22 | 2017-08-22 | 机械臂控制系统 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107297738B (zh) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107899215B (zh) * | 2017-12-26 | 2024-02-02 | 贵州大学 | 一种竞走辅助练习器 |
CN110547946A (zh) * | 2019-09-03 | 2019-12-10 | 河海大学常州校区 | 一种基于激光传感的推杆式上肢外骨骼 |
CN110842892A (zh) * | 2019-10-29 | 2020-02-28 | 北京机械设备研究所 | 一种液压驱动四连杆的上肢助力外骨骼机器人 |
CN111805574B (zh) * | 2020-05-25 | 2022-11-04 | 南京航空航天大学 | 可穿戴式绳驱动机械臂系统 |
CN114370083B (zh) * | 2022-03-18 | 2023-03-24 | 宿州赛尔沃德物联网科技有限公司 | 一种液压工程机械操控器 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101433491A (zh) * | 2008-12-05 | 2009-05-20 | 华中科技大学 | 多自由度的穿戴式手功能康复训练机器人及其控制系统 |
CN103158162A (zh) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 苏茂 | 外构架式双向力反馈数据手套 |
CN105583807A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-05-18 | 江苏常工动力机械有限公司 | 可穿戴式助力机械臂 |
CN106041995A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-10-26 | 北京工业大学 | 一种仿人机械手 |
WO2017026943A1 (en) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | Nanyang Technological University | Exosuit |
CN106695760A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-24 | 江苏大学 | 一种用于辅助搬运的全身外骨骼助力机器人 |
CN106994087A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-01 | 杭州众禾自动化设备有限公司 | 一种辅助动力上肢外骨骼 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8459711B2 (en) * | 2009-05-14 | 2013-06-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Five-fingered hand device |
KR101992149B1 (ko) * | 2015-08-25 | 2019-06-25 | 한국전자통신연구원 | 착용형 팔동작 측정 장치 |
-
2017
- 2017-08-22 CN CN201710724347.4A patent/CN107297738B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101433491A (zh) * | 2008-12-05 | 2009-05-20 | 华中科技大学 | 多自由度的穿戴式手功能康复训练机器人及其控制系统 |
CN103158162A (zh) * | 2011-12-19 | 2013-06-19 | 苏茂 | 外构架式双向力反馈数据手套 |
WO2017026943A1 (en) * | 2015-08-11 | 2017-02-16 | Nanyang Technological University | Exosuit |
CN105583807A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-05-18 | 江苏常工动力机械有限公司 | 可穿戴式助力机械臂 |
CN106041995A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-10-26 | 北京工业大学 | 一种仿人机械手 |
CN106695760A (zh) * | 2016-12-16 | 2017-05-24 | 江苏大学 | 一种用于辅助搬运的全身外骨骼助力机器人 |
CN106994087A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-01 | 杭州众禾自动化设备有限公司 | 一种辅助动力上肢外骨骼 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107297738A (zh) | 2017-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107297738B (zh) | 机械臂控制系统 | |
Mao et al. | Human movement training with a cable driven arm exoskeleton (CAREX) | |
CN104552276B (zh) | 气动肌肉驱动的外骨骼助力机构 | |
Mohammadi et al. | Flexo-glove: a 3D printed soft exoskeleton robotic glove for impaired hand rehabilitation and assistance | |
Mao et al. | Transition from mechanical arm to human arm with CAREX: A cable driven ARm EXoskeleton (CAREX) for neural rehabilitation | |
EP2954988A1 (en) | Hand exoskeleton device | |
Lovasz et al. | Design and control solutions for haptic elbow exoskeleton module used in space telerobotics | |
JP2004017248A (ja) | ロボット及びロボット操作システム | |
Fong et al. | EMU: A transparent 3D robotic manipulandum for upper-limb rehabilitation | |
Zhang et al. | Constraint analysis and bifurcated motion of the 3PUP parallel mechanism | |
Kim et al. | A voice activated bi-articular exosuit for upper limb assistance during lifting tasks | |
Naidu et al. | A 7 DOF exoskeleton arm: Shoulder, elbow, wrist and hand mechanism for assistance to upper limb disabled individuals | |
Grosu et al. | Driving robotic exoskeletons using cable-based transmissions: a qualitative analysis and overview | |
CN111645093A (zh) | 一种用于遥操作的力觉反馈数据手套 | |
Głowiński et al. | Design of motion trajectory of an arm exoskeleton | |
Zeiaee et al. | CLEVERarm: A lightweight and compact exoskeleton for upper-limb rehabilitation | |
KR20200093056A (ko) | 신체 부위를 이동하기 위한 구동 어셈블리 | |
CN105342806A (zh) | 一种人体关节运动辅助装置及人体运动助力装置 | |
Xu et al. | A pilot study of a continuum shoulder exoskeleton for anatomy adaptive assistances | |
Zhang et al. | Design and kinematic analysis of a novel metamorphic mechanism for lower limb rehabilitation | |
Xu et al. | A pilot investigation of continuum robots as a design alternative for upper extremity exoskeletons | |
Hong et al. | KULEX: An ADL power-assistance demonstration | |
Huamanchahua et al. | Kinematic analysis of an 4 DOF upper-limb exoskeleton | |
Troncossi et al. | Feasibility study of a hand exoskeleton for rehabilitation of post-stroke patients | |
Xiong et al. | Joint force analysis and moment efficiency index of cable-driven rehabilitation devices |
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 |