CN210476957U - 一种多功能双机械臂移位机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种多功能双机械臂移位机器人，以蓄电池为动力，升降部为直流电机驱动变速器，利用变速器转动力矩使机械臂挟持身体升降移动。挟持身体设备采用托抱式身体保护装置，底座采用П形槽框架+可伸缩式边梁+后置踏板三联结构。具有“倒地拉起移动”，“俯卧托举移动”，“进出乘车移动”等多种移动模式，并兼具轮椅功能。并在实施升降移位功能基础上增加车载功能，实现照护者随机同行。

Description

一种多功能双机械臂移位机器人

技术领域

本实用新型涉及一种康复辅助器具，具体是一种帮助失能或残障人士生活起居、移动躯体的具有人工智能元素的多功能服务辅助器具。

背景技术

随着老龄化的到来，越来越多的老年人进入失能或半失能的阶段，这些失能或半失能的老年人和残障人士生活起居最大的困难是躯体移动问题，如何在这个阶段利用辅助器具帮助其正常生活，一直是家庭成员和医疗康复护理工作者关注的问题。

目前，失能、半失能或残障人士躯体移动的辅助器具，主要有二种技术：第一种的轮椅技术，轮椅对轻度半失能是比较适宜的一种辅助工具，但是对较重的半失能或失能或残障人士来讲就不适用了，主要是上下轮椅需要多人辅助。于是我们不得不借用另一种辅助工具，那就是第二种技术，移位机技术，移位机目前有三种类型，一是在房屋顶部安装吊轨，运用电动葫芦和吊兜，将躯体吊起，沿预定轨道移动的方式。二是采用可移动式小吊车、吊兜等设备将躯体吊起移动的方式。三是利用人体腋窝部肌肉及肩胛骨做支撑，将躯体托起移动的方式。这几种方式都在一定程度上解决了失能者躯体移动问题，但是都需要多名医护人员或其他人辅助才能完成，而且受居室环境等因素制约，极不方便。鉴于其功能单一，闲置率较高。许多家庭在购置设备时会纠结于功能性和性价比。

近几年来，国内外对躯体移动辅助器具进行了一些研究和探索，出现了一些新产品，这些产品在设计上大都缺乏实用性和个性化。高端产品价格昂贵，体积庞大，操作复杂，不适合一般家庭使用。中低端产品虽然在一些方面有所改进，但是自动化、智能化、功能化程度不高，随着养老产业的发展，许多失能老人将进入养老机构，利用辅助器具减轻护理强度，是提高护理质量的基础。空巢家庭护理，辅助器具将成为必须。汽车进入家庭，利用辅助器具帮助失能人士出入车厢，也是辅助器具应具备的功能。因此，多功能化、智能化、人性化，成为移位器械的发展方向。

发明内容

本实用新型一种多功能双机械臂移位机器人，克服现有技术和功能的不足，针对残障患者和老年失能人士生活起居中移动辅助的需求。提供一种以蓄电池动力，嵌入计算机和传感器系统，采用双机械臂连接身体保护装置，具有多功能躯体移动模式的移位辅助器械。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的。

多功能双机械臂移位机器人包括：动力输出系统、机械臂升降系统、身体固定保护系统、底座及移动系统、智能控制系统；其特征在于：操控部安装在设备顶部，内置传感器、定位导航仪、触摸屏、操控部件；操控部下端连接主体设备部，主体设备部内置变速箱、动力箱、附件设备箱；变速箱，变速箱内置1个或2个齿轮变速器，齿轮变速器为行星齿轮变速器或蜗轮蜗杆变速器，变速箱后侧为操纵杆，操纵杆连接刹车装置；变速箱两侧为动力输出端；动力输出端与机械臂A 、机械臂B连接；机械臂A 、机械臂B与身体保护框架连接；变速箱下端为动力箱，动力箱内置1个或2个直流电机并与齿轮变速器连接；动力箱下端为附件设备箱；附件设备箱固定在П形槽框架居中部；П形槽框架两侧为底座侧立框架，底座侧立框架后端安装有电动差速脚轮和后置踏板，底座侧立框架前端为边梁调整器，边梁调整器组件倒凹形立柱与底座侧立框架前端刚接，倒凹形立柱与凸形立柱B铰接，铰接部为凸形立柱A，凸形立柱A居中部为轮齿槽，轮齿槽与转角电机A连接，转角电机A 齿轮通过两个轮齿旋转作用于凸形立柱B、凸形立柱A转动，凸形立柱B底端为双联固定框架，双联固定框架上端作用于凸形立柱B、凸形立柱A的固定，底端与万向脚轮A 连接，连接部安装有平衡弹簧；凸形立柱B一侧与边梁A端连接，边梁A端与拐角梁连接，拐角梁与边梁B连接，边梁B内置电动推杆A并套接边梁C，电动推杆A与边梁C连接并作用于边梁C伸缩；边梁C末端为万向脚轮B 。

为了实现设备升降功能，所述由机械臂A、机械臂B构成机械臂升降系统；其特征在于动力输出端与功能臂连接，功能臂弧形状；功能臂与机械臂A连接，连接部为双向荆轮机构；机械臂A与机械臂B连接并内置于机械臂B腔内，机械臂B内置电动推杆B与机械臂A连接，作用于机械臂B伸缩；机械臂B末端为机械臂夹板，机械臂夹板与纵横旋转连接器连接，连接部为转角齿轮，转角齿轮与转角电机B连接，作用于纵横旋转连接器的纵向旋转；纵横旋转连接器由半月板和双排链扣组成，半月板一端与机械臂夹板铰接，另一端与双联枢轴B刚接。

为了安全舒适实施升降移动，所述身体保护框架与机械臂A 、机械臂B连接，连接部为双排链扣，双排链扣部件中双联枢轴A与功能框架两侧的框架立柱A和框架立柱B刚接，框架立柱A和框架立柱B与框架横梁A 、框架横梁C 、框架横梁D 刚接；框架横梁A和框架横梁C居中部刚接框架立柱D，框架立柱D内置框架立柱C，框架立柱C与框架横梁B连接；框架立柱A和框架立柱B内置升降托架，升降托架上端为腋窝支撑托，下端内置电动推杆C，电动推杆C分别与框架立柱A和框架立柱B连接；框架立柱A底端内置电动锁紧器，电动锁紧器通过锁紧带与安全带B连接，作用于身体的固定与安全；框架横梁D居中部为臀部框架，臀部框架与旋转轴套连接，旋转轴套设置有定位栓，定位栓与电动推杆D连接；电动推杆D固定于框架横梁A居中部，作用于控制旋转轴套带动臀部框架旋转定位，旋转轴套刚接托板连接架，托板连接架连接臀部托板。

为了方便医护人员照护，本实用新型设置在操控位置设置了后置踏板。所述后置踏板为П形框架，其特征在于框架两个拐角中间为双脚站立平板，框架开口处两端为踏板枢轴，踏板枢轴与底座侧立框架铰接，后置踏板另一端为万向脚轮C；后置踏板安装有电动铰链，电动铰链作用于后置踏板的角度调整。后置踏板作用于操纵设备人站立操纵设备并随机同行。

为了实现设备智能化控制，本实用新型在设备上设置了多个传感器，所述传感器其特征在于配置在设备上的多个传感器节点，这些传感器节点借助多媒体传感单元将音频、视频、图像等多媒体信息传送到管理节点, 通过嵌入式系统对信息进行处理。

为了实现设备智能化控制，本实用新型在设备上设置了定位导航系统，所述定位导航仪其特征在于为由GPS、北斗等全球定位系统与室内定位系统相结合的组合定位导航系统，利用计算机程序控制或者辅助操作移位机设备，自动沿规定的路径行驶并较为精确地停靠到指定地点。

为了方便使用，所述边梁调整器作用于底座边梁的横向调整，底座边梁可置于П形槽框架内侧。

为了实现以上功能，本实用新型在设备上设置了附件设备箱，所述附件设备箱内置嵌入式系统、身体监控设备、电池组及伺服电机控制设备。

本实用新型其工作原理是：以蓄电池为动力，升降部为直流电机驱动变速器至低速运转，利用变速器转动力矩使机械臂挟持身体升降移动。挟持身体设备采用托抱式身体保护装置，底座采用П形槽跨越式框架+伸缩隐藏式边梁+后置踏板三联结构。

本实用新型与其他同类设备区别在于：一是整体机械结构不同，其他同类产品的底座机械结构一般为以平置的“П”字形结构框架底座为主框架，框架四角安装4个万向脚轮作为移动设备。升降设备安装在“П”字形结构框架居中部。本实用新型底座机械结构为П形槽跨越式框架结构+伸缩隐藏式边梁+后置踏板三联结构。二是升降设备功能不同，其他同类产品的功能仅局限于正面纵向90°升降移动；本实用新型正面纵向升降移动范围达180°，并可以横向旋转移动；其他同类产品只有正面纵向升降移动一种模式，本实用新型具有俯卧升降移动、倒地拉起升降移动、横向旋转升降移动等多种升降移动模式。三是技术重点不同，其他同类产品的技术重点主要表现在升降移动方面；本实用新型在实现升降移位功能的同时，兼顾车载功能，方便患者和照护者同行使用，在设计理念和技术上将二者有机的结合在一起，扩大了使用范围。四是操控方式不同，本实用新型在自动化、智能化方面具有独特的优势。

本实用新型有益效果和创意在于：一是本实用新型在设计理念和技术上将实现升降移位功能和自动化、智能化、人性化有机的结合在一起，扩大了使用范围，方便了患者和使用者。二是升降系统采用直流电机驱动变速器，利用变速器转动力矩使机械臂挟持身体升降移动。三是底座采用П形槽跨越式框架+伸缩隐藏式边梁+后置踏板三联多轮机械结构，增加了设备的稳定性。四是具有“倒地拉起移动”，“俯卧托举移动”，“进出乘车移动”等多种移动模式，并兼具轮椅功能。五是在实施升降移位功能基础上增加车载功能，实现照护者随机同行。六是本实用新型在自动化、智能化方面具有独特的优势。

附图说明

图1 本实用新型侧视结构图；

图2 本实用新型主体结构图；

图3 底座侧视结构图；

图4边梁侧视结构图；

图5后置踏板结构图；

图6 机械臂结构图；

图7 身体保护框架结构图；

图8身体保护框架与机械臂连接结构图；

图9 身体保护框架横向转动俯视图。

图中：1操控部 2操纵杆 3传感器 4定位导航仪 5触摸屏 6操控部件 7底座平置框架 8后置踏板 9电动差速脚轮 10 П形槽框架 11万向脚轮A 12万向脚轮B 13万向脚轮C 14踏板枢轴 15电动铰链 16双脚站立平板 20底座边梁 21边梁A端 22拐角梁 23边梁B24电动推杆A 25 边梁C 26边梁D 27脚踏板 30底座侧立框架 32转角电机A 33倒凹形立柱34凸形立柱A 35轮齿 36凸形立柱B 37 双联固定框架 38平衡弹簧 39边梁调整器 40机械臂A 41机械臂B 42功能臂 43双向荆轮机构 44机械臂C 45电动推杆B 46机械臂D 47转角电机B 48转角齿轮 49机械臂夹板 50双排链扣 51上联链板 52双联枢轴A 53中联链板 54下联链板 55双联枢轴B 56半月板 57纵向枢轴 58纵横旋转连接器 60主体设备部 61动力输出端 62变速箱 63齿轮变速器 64直流电机 65动力箱 66附件设备箱 67嵌入式系统 68身体监控设备，69 电池组 70身体保护框架 71腋窝支撑托 72升降托架 73电动推杆C 74框架立柱A 75锁紧带 76电动锁紧器 77框架横梁A 78框架横梁B 79框架立柱C 80功能框架 81框架横梁C 82框架立柱D 83框架立柱B 84电动推杆D 85框架横梁D 86旋转轴套 87臀部托板 88 安全带A 89托板连接架 90臀部框架 91定位栓 92 安全带B。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型具体实施方式作详细说明。

图1、图2为本实用新型侧视结构图和主体结构图：图中，操控部1安装在设备顶部，为本实用新型的操控设备、开关按钮、显示器及传感器节点等零部件组合单元。内置传感器3、定位导航仪4、触摸屏5、操控部件6等；操控部1与附件设备箱66为本实用新型的大脑和心脏。

操控部1下端连接主体设备部60，主体设备部60后侧为操纵杆2，操纵杆2连接刹车装置，压下操纵杆2设备方可移动；主体设备部60内置变速箱62、动力箱65、附件设备箱66三大零部件组合，这三个零部件箱体与底座П形槽框架10相互连接为一体，形成一个整体框架，为升降系统和移动系统奠定了基础。变速箱62内置1个或2个齿轮变速器63，齿轮变速器63为行星齿轮变速器或蜗轮蜗杆变速器，变速箱62下端为动力箱65，动力箱65内置1个或2个直流电机64并与变速箱62内置的齿轮变速器63连接，形成1个或2个直流电机变速动力组合；利用这个动力组合所产生的转动力矩使机械臂挟持身体升降移动。

变速箱62两侧为动力输出端61；动力输出端61与机械臂A 40、机械臂B41连接；机械臂A 40、机械臂B41与身体保护框架70连接；连接部为双排链扣50，双排链扣50在机械臂A40、机械臂B41与身体保护框架70连接中，形成链条式结构，方便机械臂A 40、机械臂B41利用臂的伸缩，横向变化身体保护框架70的角度。

动力箱65下端为附件设备箱66；附件设备箱66固定在П形槽框架10居中部；П形槽框架10两侧为底座侧立框架30，底座侧立框架30侧后端安装有电动差速脚轮9和后置踏板8，底座侧立框架30前端为边梁调整器39，边梁调整器39下端为万向脚轮A11，边梁调整器39一侧与底座边梁20 连接，底座边梁20末端为万向脚轮B12。为了实现设备功能，边梁调整器39可以将底座边梁20 置于П形槽框架10内侧。

图3 底座侧视结构图，图中П形槽框架10的两侧为侧立框架30，底座侧立框架30侧后端安装有电动差速脚轮9和后置踏板8，后置踏板8通过踏板枢轴14与底座侧立框架30铰接，并安装有电动铰链15和万向脚轮C13。底座侧立框架30前端为边梁调整器39，边梁调整器39组件倒凹形立柱33与底座侧立框架30前端刚接，倒凹形立柱33与凸形立柱B36铰接，铰接部为凸形立柱A34，凸形立柱A34居中部为轮齿槽35，轮齿槽35与转角电机A32连接，转角电机A 32齿轮通过两个轮齿旋转作用于凸形立柱B36、凸形立柱A34转动，凸形立柱B36底端为双联固定框架37，双联固定框架37上端作用于凸形立柱B36、凸形立柱A34的固定，底端与万向脚轮A（11）连接，连接部安装有平衡弹簧38；凸形立柱B36一侧与边梁A端21连接，边梁A端21与拐角梁22连接，拐角梁22与边梁B23连接。

图4边梁侧视结构图，底座边梁20作为底座一个主要零部件，主要作用于升降重心的平衡。图中边梁A端21一端与边梁调整器39连接，边梁A端21另一端与拐角梁22连接，拐角梁22与边梁B23连接，边梁B23内置电动推杆A24并套接边梁C25，电动推杆A24与边梁C25连接并作用于边梁C25伸缩；边梁C25末端为边梁D26，边梁D26可以伸缩，边梁D26连接万向脚轮B12。

图5后置踏板结构图，图中所见后置踏板8为門字形框架，框架两个拐角中间为双脚站立平板16，框架开口处两端为踏板枢轴14，踏板枢轴14与底座侧立框架30铰接，为了设备运行平衡稳定，后置踏板8另一端安装有万向脚轮C13；后置踏板8安装有电动铰链15，电动铰链15作用于调整后置踏板8的角度。后置踏板8作用于操纵设备人员站立操纵设备并随机同行。

图6 机械臂结构图，机械臂A40、机械臂B41为机械臂升降系统；其工作原理是利用直流电机变速动力组合所产生的转动力矩使机械臂挟持身体升降移动。图中动力输出端61与功能臂42连接，功能臂42为弧形状；功能臂42与机械臂C44连接，连接部为双向荆轮机构43；双向荆轮机构43作用于功能臂42与机械臂C44连接部的角度固定。机械臂C44与机械臂D46连接并内置于机械臂D46腔内，机械臂D46内置电动推杆B45与机械臂C44连接，作用于机械臂D46伸缩；机械臂D46末端为机械臂夹板49，机械臂夹板49与纵横旋转连接器58连接，连接部为转角齿轮48，转角齿轮48与转角电机B47连接，作用于纵横旋转连接器58的纵向旋转；纵横旋转连接器58由半月板56和双排链扣50组成，半月板56一端与机械臂夹板49铰接，另一端与双联枢轴B 55刚接；双联枢轴B 55与双联枢轴A 52连接，连接部为上联链板51、中联链板53、下联链板54。双联枢轴A 52分别刚接框架立柱A74、框架立柱B83。

图7 身体保护框架结构图，身体保护框架70与机械臂A 40、机械臂B41连接，连接部为双排链扣50。图中：双排链扣（50）部件双联枢轴A52与功能框架80两侧的框架立柱A 74和框架立柱B 83刚接，框架立柱A 74和框架立柱B 83与框架横梁A77、框架横梁C 81、框架横梁D 85 刚接；框架横梁A 77和框架横梁C 81居中部刚接框架立柱D82，框架立柱D82内置框架立柱C79，框架立柱C79与框架横梁B 78连接；框架立柱A74和框架立柱B83内置升降托架72，升降托架72上端为腋窝支撑托71，下端内置电动推杆C73，电动推杆C73分别与框架立柱A74和框架立柱B83连接；框架立柱A74底端内置电动锁紧器76，电动锁紧器76通过锁紧带75与安全带B92连接，作用于身体的固定与安全；框架横梁D 85居中部为臀部框架90，臀部框架90与旋转轴套86连接，旋转轴套86设置有定位栓91，定位栓91与电动推杆D84连接；电动推杆D固定于框架横梁A77居中部，作用于控制旋转轴套86带动臀部框架90旋转定位，旋转轴套86刚接托板连接架89，托板连接架89连接臀部托板87。

图8、图9为身体保护框架与机械臂连接结构图，身体保护框架横向转动俯视图。图中，机械臂A40、机械臂B41分别从通过双排链扣50与身体保护框架70两侧连接。连接后的身体保护框架70既可以通过纵向枢轴57纵向270度旋转，也可以通过机械臂A40、机械臂B41的伸缩横向转动变化角度，实现横向转动功能。

Claims (8)

1.一种多功能双机械臂移位机器人，包括：动力输出系统、机械臂升降系统、身体固定保护系统、底座及移动系统、智能控制系统；其特征在于：操控部（1）安装在设备顶部，内置传感器（3）、定位导航仪（4）、触摸屏（5）、操控部件（6）；操控部（1）下端连接主体设备部（60），主体设备部（60）内置变速箱（62）、动力箱（65）、附件设备箱（66）；变速箱（62）内置1个或2个齿轮变速器（63），齿轮变速器（63）为行星齿轮变速器或蜗轮蜗杆变速器，变速箱（62）后侧为操纵杆（2），操纵杆（2）连接刹车装置；变速箱（62）两侧为动力输出端（61）；动力输出端（61）与机械臂A （40）、机械臂B（41）连接；机械臂A （40）、机械臂B（41）与身体保护框架（70）连接；变速箱（62）下端为动力箱（65），动力箱（65）内置1个或2个直流电机（64）并与齿轮变速器（63）连接；动力箱（65）下端为附件设备箱（66）；附件设备箱（66）固定在П形槽框架（10）居中部；П形槽框架（10）两侧为底座侧立框架（30），底座侧立框架（30）后端安装有电动差速脚轮（9）和后置踏板（8），底座侧立框架（30）前端为边梁调整器（39），边梁调整器（39）组件倒凹形立柱（33）与底座侧立框架（30）前端刚接，倒凹形立柱（33）与凸形立柱B（36）铰接，铰接部为凸形立柱A（34），凸形立柱A（34）居中部为轮齿槽（35），轮齿槽（35）与转角电机A（32）连接，转角电机A （32）齿轮通过两个轮齿旋转作用于凸形立柱B（36）、凸形立柱A（34）转动，凸形立柱B（36）底端为双联固定框架（37），双联固定框架（37）上端作用于凸形立柱B（36）、凸形立柱A（34）的固定，底端与万向脚轮A（11）连接，连接部安装有平衡弹簧（38）；凸形立柱B（36）一侧与边梁A端（21）连接，边梁A端（21）与拐角梁（22）连接，拐角梁（22）与边梁B（23）连接，边梁B（23）内置电动推杆A（24）并套接边梁C（25），电动推杆A（24）与边梁C（25）连接并作用于边梁C（25）伸缩；边梁C（25）末端为万向脚轮B（12）。

2.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述机械臂A（40）、机械臂B（41）为机械臂升降系统；动力输出端（61）与功能臂（42）连接，功能臂（42）为弧形状；功能臂（42）与机械臂C（44）连接，连接部为双向荆轮机构（43）；机械臂C（44）与机械臂D（46）连接并内置于机械臂D（46）腔内，机械臂D（46）内置电动推杆B（45）与机械臂C（44）连接，作用于机械臂D（46）伸缩；机械臂D（46）末端为机械臂夹板（49），机械臂夹板（49）与纵横旋转连接器（58）连接，连接部为转角齿轮（48），转角齿轮（48）与转角电机B（47）连接，作用于纵横旋转连接器（58）的纵向旋转；纵横旋转连接器（58）由半月板（56）和双排链扣（50）组成，半月板（56）一端与机械臂夹板（49）铰接，另一端与双联枢轴B （55）刚接。

3.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述身体保护框架（70）与机械臂A （40）、机械臂B（41）连接，连接部为双排链扣（50），双排链扣（50）部件中双联枢轴A（52）与功能框架（80）两侧的框架立柱A （74）和框架立柱B （83）刚接，框架立柱A（74）和框架立柱B（83）与框架横梁A（77）、框架横梁C（81）、框架横梁D（85）刚接；框架横梁A（77）和框架横梁C（81）居中部刚接框架立柱D（82），框架立柱D（82）内置框架立柱C（79），框架立柱C（79）与框架横梁B （78）连接；框架立柱A（74）和框架立柱B（83）内置升降托架（72），升降托架（72）上端为腋窝支撑托（71），下端内置电动推杆C（73），电动推杆C（73）分别与框架立柱A（74）和框架立柱B（83）连接；框架立柱A（74）底端内置电动锁紧器（76），电动锁紧器（76）通过锁紧带（75）与安全带B（92）连接，作用于身体的固定与安全；框架横梁D （85）居中部为臀部框架（90），臀部框架（90）与旋转轴套（86）连接，旋转轴套（86）设置有定位栓（91），定位栓（91）与电动推杆D（84）连接；电动推杆D（84）固定于框架横梁A（77）居中部，作用于控制旋转轴套（86）带动臀部框架（90）旋转定位，旋转轴套（86）刚接托板连接架（89），托板连接架（89）连接臀部托板（87）。

4.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述后置踏板（8）为∏形框架，∏形框架两个拐角中间为双脚站立平板（16），框架开口处两端为踏板枢轴（14），踏板枢轴（14）与底座侧立框架（30）铰接，后置踏板（8）另一端为万向脚轮C（13）；后置踏板（8）安装有电动铰链（15），电动铰链（15）作用于调整后置踏板（8）的角度，后置踏板（8）作用于操纵设备人站立操纵设备并随机同行。

5.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述传感器（3）为配置在设备上的多个传感器节点，这些传感器节点借助多媒体传感单元将音频、视频、图像等多媒体信息传送到管理节点, 通过嵌入式系统对信息进行处理。

6.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述定位导航仪（4）为由GPS、北斗等全球定位系统与室内定位系统相结合的组合定位导航系统，利用计算机程序控制或者辅助操作移位机设备，自动沿规定的路径行驶并较为精确地停靠到指定地点。

7.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述边梁调整器（39）作用于底座边梁（20）的横向调整，底座边梁（20）可置于П形槽框架（10）内侧。

8.根据权利要求1所述一种多功能双机械臂移位机器人，其特征在于所述附件设备箱（66）内置嵌入式系统（67）、身体监控设备（68）、电池组（69）及伺服电机控制设备。

Images