CN110834318A - 一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,包括上肢助力模块,上肢助力模块设置在可调节式背部连接模块两侧,可调节式背部连接模块下方设置有可收放式底座模块,可调节式背部连接模块与可收放式底座模块连接处设置有下肢助力模块。本发明结构简单,穿戴方便,可以减少救援人员数量,提高救援效率,为伤者争取宝贵的救援时间。救援外骨骼的上肢结构以及底座模块都是可以收放的,在不使用的时候可以折叠收纳,减少占地面积。

Description

一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别涉及一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人。
背景技术
装甲车由于具有高度的越野机动性和有效的防护功能,以及能够提供一定的火力打击作用,在现代战场上任可作为一种有效攻击和防御的武器。装甲车能够抵挡一般强度的炮弹的轰击而不被炸毁,但是由于炮弹爆炸的冲击力会导致车内的驾驶人员受伤而无法自主逃离装甲车,因此需要救援人员从外部协助救护。由于装甲车车身强度大,不易切割,而且舱门狭小,不利于展开救治工作,人力救援时需要多人协作,依靠绳索或者是救援工具进行救助,但这种方式费时费力,并且在提升伤员时可能导致伤员撞击在舱门上,导致二次伤害;而使用大型提升装置对周围环境要求很高,且需要一定的调度时间,可能会错过最佳救援时间。
发明内容
为了解决以上技术问题,本发明的目的在于提供一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,让救援人员能够快速穿戴该设备进行救援,具有简单便捷,省时省力,并且可以单人进行救援的特点。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,包括上肢助力模块1,所述的上肢助力模块1设置在可调节式背部连接模块2两侧,可调节式背部连接模块2下方设置有可收放式底座模块4,可调节式背部连接模块2与可收放式底座模块4连接处设置有下肢助力模块3。
所述的上肢助力模块1为左右对称的结构,与人体上背部结构相似,上肢助力模块1包括手部结构和肩部结构,两侧的肩部结构通过肩部调节套125连接,肩部调节套125用于调整间距;
所述的手部结构包括位于手臂结构最前端的前钩101,前钩101通过前钩连接块前轴承119与前钩连接块118连接,并通过塞打螺丝紧固,使其实现一个自由度的旋转,前钩连接块118又通过前钩连接块后轴承102与小臂前板103连接到一起,并通过塞打螺丝紧固,同样实现一个自由度的旋转,在重力作用下,前钩101自然下垂,相对于小臂前板103实现两个自由度的摆动,把手117通过螺栓直接连接到小臂前板103的前部,用于人手抓握在把手117上来维持人体平衡并操作外骨骼运动,小臂前板103和小臂后板105通过小臂调节套104连接,并且可以根据实际情况调节外骨骼小臂的长度,小臂护具116安装到小臂调节套104的中间位置,肘部铰接座106安装在小臂后板105的中间位置,大臂前板110通过肘部连接块109、肘部铰接座轴承107与肘部铰接座106铰接,大臂前板110与大臂后板114通过大臂调节套113连接,所述的大臂调节套113的中间位置安装有大臂护具115;
所述的上肢助力模块1包括助力部分,助力部分包括大臂推杆111,大臂推杆111尾端通过大臂推杆底座112连接到大臂前板110上,在大臂推杆111的前端,通过塞打螺丝铰接到大臂推杆铰接块108上,然后大臂推杆铰接块108紧固在小臂后板105的后端,通过按键控制大臂推杆111的伸长和缩短用于推动大臂推杆铰接块108的前进和后退,进而带动肘部铰接座106和肘部连接块109的相对旋转。
所述的肩部结构包括安装于大臂后板114中间位置的肩部铰接座121,肩部铰接座121通过肩部铰接座轴承122与肩部连接块123连接,连接方式是用塞打螺丝依次通过各自的内孔并用螺母在另一端拧紧,保证只有一个旋转的自由度,肩部板124通过螺栓与肩部连接块123固定,肩部结构对称,左右两边的肩部板124通过肩部调节套125连接;
所述肩部结构包括主动式肩部助力模块,主动式肩部助力模块的主动助力部分包括肩部推杆127,肩部推杆127的尾部与肩部推杆底座126连接并固定在肩部板124的中间部分,在肩部推杆127的前部,通过塞打螺丝铰接到肩部推杆铰接块120上,然后肩部推杆铰接块120安装在大臂后板114的后端,通过按键控制肩部推杆127的伸长和缩短用于推动肩部推杆铰接块120的前进和后退,进而带动肩部铰接座121和肩部连接块123的相对旋转;
所述的肩部推杆127行程短于大臂推杆111。
所述的肩部推杆底座126是Z型的块状零件,一边连接在肩部推杆127上,另一边连接在肩部板124。
所述的可调节式背部连接模块2包括上背条201和下背条204,背条上设置有光孔,上背条201穿过肩部调节套125和肩部推杆底座126之间的间隙,并安装到肩部调节套125的背面,上背条201和下背条204通过背部调节套202连接,所述的背部调节套202上有多组孔缝,通过螺栓穿过背条上的光孔和背部调节套202上的孔缝并固定,通过改变螺栓在孔缝上的位置用于调节上背条201和下背条204的伸出长度,下背条204通过螺栓固定安装到腰部连接结构的腰部连接套301上,通过可调节式背部整体模块上的上背条201和下背条204将整个救援外骨骼机器人的上下肢连接一体,背部挡板203固定到背部调节套202的正面。
所述的救援外骨骼下肢助力模块3包括腰部连接结构、髋关节被动助力结构以及提升臂主动助力结构组成;
所述腰部连接结构包括腰部连接套301,腰部连接套301形状与槽钢相似,腰部连接套301两侧内放置并固定腰弯板302,腰部连接套301的后侧固定有后钩303,腰弯板302的外侧固定有跨连接套304,所述的跨连接套304和腰弯板302之间的空间连接跨板307,并通过跨连接套304、跨板307和腰弯板302其上留有的对应的螺纹孔进行固定;
所述髋关节被动助力结构的内侧结构包括大腿上腿板305,大腿上腿板305上开有通孔,髋关节轴306与跨板307上的通孔同心配合,再穿过大腿上腿板305的通孔,髋关节轴306通过髋关节内轴承308、髋关节外轴承309以及髋关节推力轴承311与大腿上腿板305固定配合,髋关节轴306的外端放置有髋关节外盖310,通过螺钉将髋关节外盖310与髋关节轴306连接固定,限制了髋关节轴306的横向移动;
所述髋关节被动助力外侧结构包括髋关节外盖310和髋部连杆312,通过塞打螺钉将髋部连杆上轴承322、髋部连杆312和髋关节外盖310连接起来,髋部连杆312通过螺钉与髋部连杆下轴承321以及髋部滑块313连接,髋部滑块313是一个中间加工有螺纹孔,上下加工有两个通孔的方块,髋部前光轴320和髋部后光轴319穿过髋部滑块313的两个通孔,髋部前光轴320和髋部后光轴319上下分别固定于弹簧上端块315和弹簧下端块317中,髋部弹簧318放置于髋部前光轴320和髋部后光轴319之间,上下分别通过髋部滑块313和弹簧下端块317进行限位,弹簧上端块315和弹簧下端块317固定于髋部弹簧板316上,髋部弹簧板316固定连接到大腿上腿板305。
所述髋关节外盖310和大腿上腿板305联合设计有限位机构,所述限位机构包括在髋关节外盖310的下端设计有一个小的方形凸块,凸块与大腿上腿板305上的两个相隔90°的凸块组成限位机构;支撑主杆401通过螺栓连接大腿护具转接板314,同样地通过螺栓将大腿上腿板305连接到支撑主杆401上。
所述提升臂主动助力结构包括装配于大腿上腿板305上的大臂铰接块323,大臂铰接块323与大臂下连接块324铰接,大臂下连接块324与大臂327同轴同心固定配合,在大臂327的上端同样同轴同心固定配合有大臂上连接块333,大臂上连接块333与小臂连接块329铰接,小臂连接块329与小臂330同轴心固定配合,在小臂330的上端同轴心固定配合有主动臂挂圈331,主动臂挂圈331上固定有主动臂挂把332,可以用来提取重物。
所述大臂下连接块324的上方固定有小臂推杆下连接块325,小臂推杆下连接块325上安装有小臂推杆326,小臂推杆326的上端固定在小臂推杆上连接块328上面,小臂推杆上连接块328固定在小臂连接块329上,由于小臂连接块329和大臂上连接块333铰接,当小臂推杆326伸缩时,可以带动小臂连接块329转动,从而带动小臂330转动;推杆铰接块335固定在大腿上腿板305上,大臂推杆334下端与推杆铰接块335铰接,大臂推杆334上端与大臂上连接块333铰接,由于大臂铰接块323与大臂下连接块324铰接,当大臂推杆334伸缩时,可以带动大臂327转动。
所述可收放式底座模块4包括与大腿上腿板305固定配合的支撑主杆401,支撑主杆401上3个侧面上同等安装有支撑侧杆,支撑侧杆404两端为45°切割面,支撑侧杆404上固定有第一铰接块403和第二铰接块406,第一铰接块403与垫块402固定在一起,垫块402固定在支撑主杆401上面,第二铰接块406与连接杆405固定,连接杆405另一端固定有第三铰接块407,第三铰接块407通过滑块408上的螺纹孔固定位置,再将滑块408套到支撑主杆401上,滑块408通过锁紧旋钮409实现与支撑主杆401的锁紧和分离。
所述支撑侧杆404下端开有通孔,可以通过螺栓将支撑侧杆安装固定在装甲车上。
所述支撑主杆401在大腿上腿板305的凹槽内移动,从而调节整体高度。
主动助力装甲车救援外骨骼机器人在实际使用场景中的示意图,通过救援外骨骼机器人前钩101和主动臂挂把332同时挂住驾驶者的座椅,然后在电动推杆的作用力下将伤者救出。
本发明的有益效果:
本发明提供一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,包括上肢助力模块、可调节式背部连接模块、下肢助力模块以及可收放式底座模块。一方面,该外骨骼结构简单,穿戴方便,可以减少救援人员数量,提高救援效率,为伤者争取宝贵的救援时间。另一方面,救援外骨骼的上肢结构以及底座模块都是可以收放的,在不使用的时候可以折叠收纳,减少占地面积。
上肢助力模块与下肢助力模块配合使用,通过手部的挂钩与提升臂上的挂把挂住被困人员的座椅上的绳索,采用电动推杆提供动力,使得单人救援变为可能,提高救援效率,而且采用电机控制提升,可以保证机械臂在不同的位置角度时末端竖直方向的运动轨迹保持为直线,可以有效避免伤者撞击在装甲车出舱口而造成的二次伤害。
可调节式背部连接模块、肩部结构、腰部连接结构以及可收放式底座与髋部的连接处的尺寸均是可调节的,可以满足不同体型的穿戴者使用,从而具有更广的适用性。
附图说明
图1是主动助力救援外骨骼机器人整体图。
图2是救援外骨骼上肢助力模块。
图3是上肢助力模块手部结构。
图4是上肢助力模块肩部结构。
图5是可调节式背部连接模块。
图6是救援外骨骼下肢助力模块。
图7是下肢助力模块腰部连接结构。
图8是下肢助力模块髋关节内侧结构。
图9是下肢助力模块髋关节外侧结构。
图10是下肢助力模块提升臂结构。
图11是可收放式底座模块。
图12是可收放式底座锁紧旋钮放大图。
图13是救援外骨骼在装甲车上使用场景示意图。
图14是髋关节限位机构放大图。
图中,101前钩,102前钩连接块后轴承,103小臂前板,104小臂调节套,105小臂后板,106肘部铰接座,107肘部铰接座轴承,108大臂推杆铰接块,109肘部连接块,110大臂前板,111大臂推杆,112大臂推杆底座,113大臂调节套,114大臂后板,115大臂护具,116小臂护具,117把手,118前钩连接块,119前钩连接块前轴承,120肩部推杆铰接块,121肩部铰接座,122肩部铰接座轴承,123肩部连接块,124肩部板,125肩部调节套,126肩部推杆底座,127肩部推杆。
201上背条,202背部调节套,203背部挡板,204下背条。
301腰部连接套,302腰弯板,303后钩,304跨连接套,305大腿上腿板,306髋关节轴,307跨板,308髋关节内轴承,309髋关节外轴承,310髋关节外盖,311髋关节推力轴承,312髋部连杆,313髋部滑块,314大腿护具转接板,315弹簧上端块,316髋部弹簧板,317弹簧下端块,318髋部弹簧,319髋部后光轴,320髋部前光轴,321髋部连杆下轴承,322髋部连杆上轴承,323大臂铰接块,324大臂下连接块,325小臂推杆下连接块,326小臂推杆,327大臂,328小臂推杆上连接块,329小臂连接块,330小臂,331主动臂挂圈,332主动臂挂把,333大臂上连接块,334大臂推杆,335推杆铰接块。
401支撑主杆,402垫块,403第一铰接块,404支撑侧杆,405连接杆,406第二铰接块,407第三铰接块,408滑块,409锁紧旋钮。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
参见图1,一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,包括上肢助力模块1、可调节式背部连接模块2、下肢助力模块3以及可收放式底座模块4。
参见图2,上肢助力模块1为左右对称的结构,与人体上背部结构相似,是由手部结构和肩部结构组成,两肩部中间通过肩部调节套125连接,通过安装在肩部调节套125上螺栓孔的位置来调节距离,从而适合不同体型的穿戴者穿戴使用。
参见图3,所述手部结构包括前钩101,该结构位于手臂结构最前端,前钩101通过前钩连接块前轴承119与前钩连接块118连接,并通过塞打螺丝紧固,使其实现一个自由度的旋转,前钩连接块118又通过前钩连接块后轴承102与小臂前板103连接到一起,并通过塞打螺丝紧固,同样实现一个自由度的旋转,在重力作用下,前钩101自然下垂,相对于小臂前板103实现两个自由度的摆动,可以用于挂起目标物,把手117通过螺栓直接连接到小臂前板103的前部,用于人手抓握在把手117上来维持人体平衡并操作外骨骼运动,小臂前板103和小臂后板105通过小臂调节套104连接,并且可以根据实际情况调节外骨骼小臂的长度,小臂护具116安装到小臂调节套104的中间位置,用于保护小臂,肘部铰接座106安装在小臂后板105的中间位置,大臂前板110通过肘部连接块109、肘部铰接座轴承107与肘部铰接座106铰接,实现外骨骼肘部的弯曲功能,大臂前板110与大臂后板114通过大臂调节套113连接,实现大臂长度可调的功能,可以根据实际情况调节外骨骼大臂的长度,大臂护具115安装到大臂调节套113的中间位置,用于保护大臂。
所述上肢助力模块的主动助力部分包括大臂推杆111,尾端通过大臂推杆底座112连接到大臂前板110上,在大臂推杆111的前端,通过塞打螺丝铰接到大臂推杆铰接块108上,然后大臂推杆铰接块108紧固在小臂后板105的后端,通过按键控制大臂推杆111的伸长和缩短,可以推动大臂推杆铰接块108的前进和后退,进而带动肘部铰接座106和肘部连接块109的相对旋转,使得外骨骼肘部可以进行主动弯曲运动。
所述手部结构只能在水平面移动,竖直方向限位,当救援者弯腰将目标伤员挂住时,伤员的重力不会使得手部结构的肘部弯曲,而是通过手臂、肩部、背部外骨骼,然后再通过下肢外骨骼,将伤员的重力传导到地上,这样可以减轻救援者承受的力量。当救援者将伤员从装甲车的内部通过天窗抬升到装甲车顶部时,可以控制大臂推杆的伸出,将伤员水平向前推离天窗位置,然后弯腰将伤员放于装甲车顶部位置,等待下一步救援。
参见图4,所述肩部结构包括安装于大臂后板114中间位置的肩部铰接座121,肩部铰接座121通过肩部铰接座轴承122与肩部连接块123连接,连接方式是用塞打螺丝依次通过各自的内孔并用螺母在另一端拧紧,保证只有一个旋转的自由度,肩部板124通过螺栓与肩部连接块123固定,主动式肩部助力模块整体结构对称,左右两边的肩部板124通过肩部调节套125连接,并且可以根据实际情况调节外骨骼肩部的宽度。
所述主动式肩部助力模块的主动助力部分包括肩部推杆127,其尾部与肩部推杆底座126连接并固定在肩部板124的中间部分,从而保证肩部推杆127的稳定性,在肩部推杆127的前部,通过塞打螺丝铰接到肩部推杆铰接块120上,然后肩部推杆铰接块120安装在大臂后板114的后端,通过按键控制肩部推杆127的伸长和缩短,可以推动肩部推杆铰接块120的前进和后退,进而带动肩部铰接座121和肩部连接块123的相对旋转,使得外骨骼肩部可以进行主动弯曲伸展运动。主动式手臂助力模块和主动式肩部助力模块使得外骨骼的两侧手臂各有两个自由度,并且都是通过有动力的推杆实现,这样可以节省救援者的体力,提高了机械臂的灵活性,同时也提高了救援的效率。并且外骨骼的小臂、大臂的长度以及肩部的宽度都是可以通过调节套来调节,来适应不同的救援者的体型,增强了外骨骼的适应性。
所述的肩部推杆底座126是Z型的块状零件,一边连接在推杆底座,另一边连接在肩部板,Z型结构为了更好得连接零件,防止干涉。
参见图5,可调节式背部连接模块2整体结构左右对称,包括上背条201,上背条201可以穿过肩部调节套125和肩部推杆底座126之间的间隙,并安装到肩部调节套125的背面,上背条201和下背条204通过背部调节套202连接,由于背部调节套202上有很多孔缝,可以用螺栓穿过背条上的光孔和背部调节套202上的孔缝并固定,通过改变螺栓在孔缝上的位置可以调节上背条201和下背条204的伸出长度,从而调节外骨骼背部尺寸大小,下背条204通过螺栓固定安装到腰部连接结构的腰部连接套301上,通过可调节式背部整体模块上的上背条201和下背条204将整个救援外骨骼机器人的上下肢连接一体,背部挡板203固定到背部调节套202的正面,用于支撑人体的背部受力,并增大与人体背部的接触面积,保证救援过程中受力的均匀和稳定。
参见图6,救援外骨骼下肢助力模块3由腰部连接结构、髋关节被动助力结构以及提升臂主动助力结构组成,下肢助力模块为整个救援外骨骼主要动力来源。
参见图7,所述腰部连接结构由腰部连接套301和左右对称的结构组成,腰部连接套301形状与槽钢相似,腰弯板302放置并固定于腰部连接套301内,后钩303固定于腰部连接套301的后侧,可以通过在后钩303上安装绳索固定救援外骨骼,跨连接套304固定在腰弯板302的外侧,跨板307可以通过跨连接套304和腰弯板302之间的空间,并通过跨连接套304、跨板307和腰弯板302其上留有的对应的螺纹孔进行固定,从而将救援外骨骼整机组装起来。
所述腰部连接套301和腰部腰弯板302上均设有相对应的若干个螺孔,可根据穿戴者的腰部尺寸调节不同螺孔的位置进行固定,从而调节外骨骼腰部尺寸大小。
参见图8,所述髋关节被动助力内侧结构包括通过弹簧包括大腿上腿板305,该结构是髋关节部位其余零件的连接板,将整个机构组成一个整体。髋关节轴306与跨板307上的通孔同心配合,再穿过大腿上腿板305的通孔,髋关节轴306通过髋关节内轴承308、髋关节外轴承309以及髋关节推力轴承311与大腿上腿板305固定配合,从而保证了髋关节的转动,髋关节轴306的外端放置有髋关节外盖310,通过螺钉可以将髋关节外盖310与髋关节轴306连接固定,限制了髋关节轴306的横向移动。
所述髋部连杆312可以将髋关节的转动产生的动能从髋关节外盖310传到髋部滑块313从而转变为弹性势能储存在髋部弹簧318中,这部分能量在救援者提升被困人员时起到一定的助力效果。
参见图14,所述髋关节外盖310的下端设计有一个小的方形凸块,可以与大腿上腿板305上的两个相隔90°的凸块组成限位机构,可以防止下倾时由于重物过重导致人体受伤,大腿护具转接板314通过螺栓连接到支撑主杆401上,同样地通过螺栓将大腿上腿板305连接到支撑主杆401上。
参见图9,所述髋关节被动助力外侧结构包括髋关节外盖310和髋部连杆312,通过塞打螺钉将髋部连杆上轴承322、髋部连杆312和髋关节外盖310连接起来,髋部连杆312通过螺钉与髋部连杆下轴承321以及髋部滑块313连接,髋部滑块313是一个中间加工有螺纹孔,上下加工有两个通孔的方块,髋部前光轴320和髋部后光轴319穿过髋部滑块313的两个通孔,从而限制了髋部滑块313只能上下运动,髋部前光轴320和髋部后光轴319上下分别固定于弹簧上端块315和弹簧下端块317中,髋部弹簧318放置于髋部前光轴320和髋部后光轴319之间,上下分别通过髋部滑块313和弹簧下端块317进行限位,弹簧上端块315和弹簧下端块317固定于髋部弹簧板316上,髋部弹簧板316固定连接到大腿上腿板305。
参见图10,所述提升臂主动助力结构包括装配于大腿上腿板305上的大臂铰接块323,大臂铰接块323与大臂下连接块324铰接,大臂下连接块324与大臂327同轴同心固定配合,在大臂327的上端同样同轴同心固定配合有大臂上连接块333,大臂上连接块333与小臂连接块329铰接,小臂连接块329与小臂330同轴心固定配合,在小臂330的上端同轴心固定配合有主动臂挂圈331,主动臂挂圈331上固定有主动臂挂把332,可以用来提取重物。
所述大臂下连接块324的上方固定有小臂推杆下连接块325,小臂推杆下连接块325上安装有小臂推杆326,小臂推杆326的上端固定在小臂推杆上连接块328上面,小臂推杆上连接块328固定在小臂连接块329上,由于小臂连接块329和大臂上连接块333铰接,当小臂推杆326伸缩时,可以带动小臂连接块329转动,从而带动小臂330转动;推杆铰接块335固定在大腿上腿板305上,大臂推杆334下端与推杆铰接块335铰接,大臂推杆334上端与大臂上连接块333铰接,由于大臂铰接块323与大臂下连接块324铰接,当大臂推杆334伸缩时,可以带动大臂327转动,通过大臂327和小臂330的转动,救援人员可以调整主动臂位置,从而对受伤人员实行施救,而且采用电动推杆可以保证机械臂在不同的位置角度对末端的竖直方向的运动轨迹保持为直线,从而避免被困人员在出装甲车的时候撞在入口处,造成二次伤害。
参见图11,所述可收放式底座模块4包括与大腿上腿板305固定配合的支撑主杆401,支撑主杆401上3个侧面上同等安装有支撑侧杆,支撑侧杆404两端为45°切割面,支撑侧杆404上固定有第一铰接块403和第二铰接块406,第一铰接块403与垫块402固定在一起,垫块402固定在支撑主杆401上面,第二铰接块406与连接杆405固定,连接杆405另一端固定有第三铰接块407,第三铰接块407通过滑块408上的螺纹孔固定位置,再将滑块408套到支撑主杆401上,参见图12,滑块408通过锁紧旋钮409实现与支撑主杆401的锁紧和分离,通过锁紧旋钮409的开闭,滑块408可以在支撑主杆401上上下运动,从而带动连接杆405和支撑侧杆404收缩,实现底座的收放功能。
所述支撑侧杆404下端开有通孔,可以通过螺栓将支撑侧杆安装固定在装甲车上,从而实现救援外骨骼的安装固定,为救援外骨骼提供支撑助力。
所述支撑主杆401可以在大腿上腿板305之间移动,可根据穿戴者的大腿长度尺寸调节支撑主杆401的位置,并通过螺栓进行固定,使得大腿长度可调节,满足不同身高的穿戴者使用。
参见图13,为主动助力装甲车救援外骨骼机器人在实际使用场景中的示意图,通过救援外骨骼机器人前钩101和主动臂挂把332同时挂住驾驶者的座椅,然后在电动推杆的作用力下将伤者救出。

Claims (10)

1.一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,包括上肢助力模块(1),所述的上肢助力模块(1)设置在可调节式背部连接模块(2)两侧,可调节式背部连接模块(2)下方设置有可收放式底座模块(4),可调节式背部连接模块(2)与可收放式底座模块(4)连接处设置有下肢助力模块(3)。
2.根据权利要求1所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述的上肢助力模块(1)为左右对称的结构,与人体上背部结构相似,上肢助力模块(1)包括手部结构和肩部结构,两侧的肩部结构通过肩部调节套(125)连接,肩部调节套(125)用于调整间距。
3.根据权利要求2所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述的手部结构包括位于手臂结构最前端的前钩(101),前钩(101)通过前钩连接块前轴承(119)与前钩连接块(118)连接,并通过塞打螺丝紧固,使其实现一个自由度的旋转,前钩连接块(118)又通过前钩连接块后轴承(102)与小臂前板(103)连接到一起,并通过塞打螺丝紧固,同样实现一个自由度的旋转,在重力作用下,前钩(101)自然下垂,相对于小臂前板(103)实现两个自由度的摆动,把手(117)通过螺栓直接连接到小臂前板(103)的前部,用于人手抓握在把手(117)上来维持人体平衡并操作外骨骼运动,小臂前板(103)和小臂后板(105)通过小臂调节套(104)连接,并且可以根据实际情况调节外骨骼小臂的长度,小臂护具(116)安装到小臂调节套(104)的中间位置,肘部铰接座(106)安装在小臂后板(105)的中间位置,大臂前板(110)通过肘部连接块(109)、肘部铰接座轴承(107)与肘部铰接座(106)铰接,大臂前板(110)与大臂后板(114)通过大臂调节套(113)连接,所述的大臂调节套(113)的中间位置安装有大臂护具(115);
所述的上肢助力模块(1)包括助力部分,助力部分包括大臂推杆(111),大臂推杆(111)尾端通过大臂推杆底座(112)连接到大臂前板(110)上,在大臂推杆(111)的前端,通过塞打螺丝铰接到大臂推杆铰接块(108)上,然后大臂推杆铰接块(108)紧固在小臂后板(105)的后端,通过按键控制大臂推杆(111)的伸长和缩短用于推动大臂推杆铰接块(108)的前进和后退,进而带动肘部铰接座(106)和肘部连接块(109)的相对旋转。
4.根据权利要求2所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述的肩部结构包括安装于大臂后板(114)中间位置的肩部铰接座(121),肩部铰接座(121)通过肩部铰接座轴承(122)与肩部连接块(123)连接,连接方式是用塞打螺丝依次通过各自的内孔并用螺母在另一端拧紧,保证只有一个旋转的自由度,肩部板(124)通过螺栓与肩部连接块(123)固定,肩部结构对称,左右两边的肩部板(124)通过肩部调节套(125)连接;
所述肩部结构包括主动式肩部助力模块,主动式肩部助力模块的主动助力部分包括肩部推杆(127),肩部推杆(127)的尾部与肩部推杆底座(126)连接并固定在肩部板(124)的中间部分,在肩部推杆(127)的前部,通过塞打螺丝铰接到肩部推杆铰接块(120)上,然后肩部推杆铰接块(120)安装在大臂后板(114)的后端,通过按键控制肩部推杆127的伸长和缩短用于推动肩部推杆铰接块(120)的前进和后退,进而带动肩部铰接座(121)和肩部连接块(123)的相对旋转;
所述的肩部推杆底座(126)是Z型的块状零件,一边连接在肩部推杆(127)上,另一边连接在肩部板(124)。
5.根据权利要求1所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述的可调节式背部连接模块(2)包括上背条(201)和下背条(204),背条上设置有光孔,上背条(201)穿过肩部调节套(125)和肩部推杆底座(126)之间的间隙,并安装到肩部调节套125的背面,上背条201和下背条204通过背部调节套(202)连接,所述的背部调节套(202)上有多组孔缝,通过螺栓穿过背条上的光孔和背部调节套(202)上的孔缝并固定,通过改变螺栓在孔缝上的位置用于调节上背条(201)和下背条(204)的伸出长度,下背条(204)通过螺栓固定安装到腰部连接结构的腰部连接套(301)上,通过可调节式背部整体模块上的上背条(201)和下背条(204)将整个救援外骨骼机器人的上下肢连接一体,背部挡板(203)固定到背部调节套(202)的正面。
6.根据权利要求1所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述的救援外骨骼下肢助力模块(3)包括腰部连接结构、髋关节被动助力结构以及提升臂主动助力结构组成;
所述腰部连接结构包括腰部连接套(301),腰部连接套(301)形状与槽钢相似,腰部连接套(301)两侧内放置并固定腰弯板(302),腰部连接套(301)的后侧固定有后钩(303),腰弯板(302)的外侧固定有跨连接套(304),所述的跨连接套(304)和腰弯板(302)之间的空间连接跨板(307),并通过跨连接套(304)、跨板(307)和腰弯板(302)其上留有的对应的螺纹孔进行固定;
所述髋关节被动助力结构的内侧结构包括大腿上腿板(305),大腿上腿板(305)上开有通孔,髋关节轴(306)与跨板(307)上的通孔同心配合,再穿过大腿上腿板(305)的通孔,髋关节轴(306)通过髋关节内轴承(308)、髋关节外轴承(309)以及髋关节推力轴承(311)与大腿上腿板(305)固定配合,髋关节轴(306)的外端放置有髋关节外盖(310),通过螺钉将髋关节外盖(310)与髋关节轴(306)连接固定,限制了髋关节轴(306)的横向移动;
所述髋关节被动助力外侧结构包括髋关节外盖(310)和髋部连杆(312),通过塞打螺钉将髋部连杆上轴承(322)、髋部连杆(312)和髋关节外盖(310)连接起来,髋部连杆(312)通过螺钉与髋部连杆下轴承(321)以及髋部滑块(313)连接,髋部滑块(313)是一个中间加工有螺纹孔,上下加工有两个通孔的方块,髋部前光轴(320)和髋部后光轴(319)穿过髋部滑块(313)的两个通孔,髋部前光轴(320)和髋部后光轴(319)上下分别固定于弹簧上端块(315)和弹簧下端块(317)中,髋部弹簧(318)放置于髋部前光轴(320)和髋部后光轴(319)之间,上下分别通过髋部滑块(313)和弹簧下端块(317)进行限位,弹簧上端块(315)和弹簧下端块(317)固定于髋部弹簧板(316)上,髋部弹簧板(316)固定连接到大腿上腿板(305);
所述提升臂主动助力结构包括装配于大腿上腿板(305)上的大臂铰接块(323),大臂铰接块(323)与大臂下连接块(324)铰接,大臂下连接块(324)与大臂(327)同轴同心固定配合,在大臂(327)的上端同样同轴同心固定配合有大臂上连接块(333),大臂上连接块(333)与小臂连接块(329)铰接,小臂连接块(329)与小臂(330)同轴心固定配合,在小臂(330)的上端同轴心固定配合有主动臂挂圈(331),主动臂挂圈(331)上固定有主动臂挂把(332),可以用来提取重物。
7.根据权利要求6所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述髋关节外盖(310)和大腿上腿板(305)联合设计有限位机构,所述限位机构包括在髋关节外盖(310)的下端设计有一个小的方形凸块,凸块与大腿上腿板(305)上的两个相隔90°的凸块组成限位机构;支撑主杆(401)通过螺栓连接大腿护具转接板(314),同样地通过螺栓将大腿上腿板(305)连接到支撑主杆(401)上。
8.根据权利要求6所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述大臂下连接块(324)的上方固定有小臂推杆下连接块(325),小臂推杆下连接块(325)上安装有小臂推杆(326),小臂推杆(326)的上端固定在小臂推杆上连接块(328)上面,小臂推杆上连接块(328)固定在小臂连接块(329)上,由于小臂连接块(329)和大臂上连接块(333)铰接,当小臂推杆(326)伸缩时,可以带动小臂连接块(329)转动,从而带动小臂(330)转动;推杆铰接块(335)固定在大腿上腿板(305)上,大臂推杆(334)下端与推杆铰接块(335)铰接,大臂推杆(334)上端与大臂上连接块(333)铰接,由于大臂铰接块(323)与大臂下连接块(324)铰接,当大臂推杆(334)伸缩时,可以带动大臂(327)转动。
9.根据权利要求1所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述可收放式底座模块(4)包括与大腿上腿板(305)固定配合的支撑主杆(401),支撑主杆(401)上3个侧面上同等安装有支撑侧杆,支撑侧杆(404)两端为45°切割面,支撑侧杆(404)上固定有第一铰接块(403)和第二铰接块(406),第一铰接块(403)与垫块(402)固定在一起,垫块(402)固定在支撑主杆(401)上面,第二铰接块(406)与连接杆(405)固定,连接杆(405)另一端固定有第三铰接块(407),第三铰接块(407)通过滑块(408)上的螺纹孔固定位置,再将滑块(408)套到支撑主杆(401)上,滑块(408)通过锁紧旋钮(409)实现与支撑主杆(401)的锁紧和分离。
10.根据权利要求9所述的一种主动助力装甲车救援外骨骼机器人,其特征在于,所述支撑侧杆(404)下端开有通孔,可以通过螺栓将支撑侧杆安装固定在装甲车上。
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