一種外骨骼機器人隨動控制裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種機器人控制裝置，特別涉及一種外骨骼機器人隨動控制裝置。
【背景技術】
[0002]社會經(jīng)濟的發(fā)展使得人們對機器人的需求與日倶增。但是由于人工智能尚未發(fā)展到能夠使機器人獨立運行的程度，目前機器人都需要人工干預或者預先編程來完成固定的任務。在這種背景下，具有良好人機交互的外骨骼機器人得到了研究人員越來越多的關注。外骨骼機器人功能強大，例如它能夠幫助肢體受傷者進行康復治療。通過將外骨骼與受傷肢體固定，控制外骨骼帶動肢體運動，可以來對肢體進行康復治療。又例如外骨骼可以幫助行動不便的殘疾人恢復運動能力。通過外骨骼來輔助失能肢體，可以使得下肢癱瘓者可以重新走路，上肢癱瘓者可以重新拾取物品。而對于健康的人來說，外骨骼可以極大地增強每個人的運動能力，能夠使常人舉起數(shù)百斤重的物體而毫不吃力，或者輕松完成數(shù)十公里的長途跋涉。外骨骼的非凡能力使得它在軍事、科研、工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有極大的發(fā)展?jié)摿?，對于促進社會經(jīng)濟發(fā)展有著巨大的積極意義。
[0003]現(xiàn)有的外骨骼機器人控制方法有很多，例如采用手動直接控制，通過操作按鈕直接控制外骨骼機器人，這樣的控制方式協(xié)調性難以保證；再例如采用預編程控制，這樣的外骨骼機器人只能根據(jù)預先設定的軌跡運動，自由度?。贿€有一種采用主從控制的方式，將外骨骼機器人分為主外骨骼和從外骨骼，主外骨骼跟人的肢體固定，從外骨骼采用外力驅動，當人體帶動主外骨骼運動，使主外骨骼和從外骨骼之間存在差動，一般采用角度傳感器檢測主外骨骼和從外骨骼之間的角度偏差信號，作為從外骨骼的驅動信號。這種方式雖然相較上述兩種方式自由度高，協(xié)調性也好，但是驅動結構相對復雜，而且對角度傳感器的精度要求高，需要主外骨骼和從外骨骼存在角度差，才能產(chǎn)生驅動力，從外骨骼動作存在滯后，當角度傳感器精度較低時，滯后尤為明顯。

【發(fā)明內容】

[0004]本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有的外骨骼機器人采用手動控制的協(xié)調性不好、而采用主從控制的外骨骼機器人結構復雜、動作存在滯后的問題，提供協(xié)調性好，且具有良好同步性的外骨骼機器人隨動控制裝置。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:一種外骨骼機器人隨動控制裝置，包括上臂、下臂，上臂下端和下臂上端采用可轉動的關節(jié)連接，所述上臂或下臂上設有可垂直于軸線方向來回滑動的主動壓塊，所述主動壓塊與人體綁定，上臂或下臂上與主動壓塊兩個運動方向對應設置有兩個微動開關，兩微動開關方向相反，所述上臂和下臂之間設有驅動轉動的動力裝置，兩個微動開關分別控制動力裝置的正反向運動。兩個微動開關分別與主動壓塊兩個運動方向對應設置，主動壓塊同一時間只能觸發(fā)其中一個微動開關，主動壓塊與人體綁定，當人體產(chǎn)生動作，能帶動主動壓塊在垂直與上臂或下臂的軸線方向運動。以腿部為例，將上臂固定與大腿外側，下臂固定與小腿外側，關節(jié)位于膝關節(jié)外側，以主動壓塊和微動開關設置在上臂處為例，上臂與大腿固定時，主動壓塊與大腿綁定，而上臂與大腿另外的綁定位置與主動壓塊位置錯開一定的距離，人體行走時，腿部會產(chǎn)生屈伸動作，使大腿與上臂之間產(chǎn)生微小差動，帶動主動壓塊相對上臂滑動，碰觸其中一個微動開關，微動開關驅動動力裝置動作，帶動上臂和下臂做同樣的屈伸動作。人體屈伸時，會帶動主動壓塊朝不同的方向運動，從而根據(jù)運動方向碰觸不同的微動開關，實現(xiàn)外骨骼的隨動。本裝置在人體產(chǎn)生微小動作的時候，能準確根據(jù)運動趨勢，觸動微動開光，實現(xiàn)良好的同步性和隨動性。
[0006]作為優(yōu)選，所述微動開關設置在上臂的側面，上臂的側面垂直軸線方向并列設置兩個限位條，兩微動開關分別設置在兩限位條之間的端部并突出于端部之外，主動壓塊為套設在兩限位條兩側并沿限位條滑動的滑動框體，滑動框體的兩內端之間的距離大于兩個微動開關外端之間的距離。
[0007]作為另外的優(yōu)選方案，所述微動開關設置在下臂的側面，上臂的側面垂直軸線方向并列設置兩個限位條，兩微動開關分別設置在兩限位條之間的端部并突出于端部之外，主動壓塊為套設在兩限位條兩側并沿限位條滑動的滑動框體，滑動框體的兩內端之間的距離大于兩個微動開關外端之間的距離。無論設置在上臂和下臂處，微動開關均能靈敏地偵測到人體的運動趨勢，實現(xiàn)外骨骼的隨動。主動壓塊為框體結構，框體內端的距離決定了同一時間只能碰觸一個微動開關。而通過限位條的限位，避免人體動作過猛對微動開關造成損傷、或者造成不可回位的位移。同時，限位條也對主動壓塊形成導向。
[0008]作為優(yōu)選，所述兩個限位條側面還設有保護微動開關并防止滑動框體脫落的側封板。
[0009]作為優(yōu)選，所述滑動框體兩端的框架上還設有與人體綁定的連接孔。
[0010]作為優(yōu)選，所述動力裝置為電缸，電缸包括缸體、活塞桿、電機，所述缸體和活塞桿的端部分別與上臂、下臂相連，電機設置在缸體的一側，并在缸體的端部與電機之間設置傳動裝置。
[0011]作為優(yōu)選，所述上臂和下臂采用多層連接板和嵌板層層交替疊合而成，連接板和嵌板厚度一致、且靠近關節(jié)的一端連接板端部長于嵌板端部，下臂的連接板上端和上臂連接板下端相互插接嵌合，在插接嵌合位置采用關節(jié)銷轉動連接。采用多層疊合結構，能增加上臂和下臂的厚度，減少關節(jié)位置產(chǎn)生扭動的可能性，而且連接板和嵌板為層層交替疊合，疊合部的長度可以根據(jù)實際情況調節(jié)，使上臂和下臂具有可調節(jié)的不同的長度。而在上臂的上端、下臂的下端，如果需要通過關節(jié)件鏈節(jié)其他肢體部件時，嵌板和連接板的角色可以互換。動力裝置安裝時，安裝點選擇在上臂連接板和下臂連接板上，保證驅動受力穩(wěn)定。
[0012]作為優(yōu)選，所述上臂嵌板上端部長于上臂連接板的上端部，下臂嵌板的下端部長于下臂連接板的下端部。
[0013]作為優(yōu)選，上臂、下臂與人體綁定的位置均與主動壓塊的位置錯開。上臂與下臂要具有與人體良好的隨動性，也需要與人體綁定，綁定位置避開主動壓塊位置，使主動壓塊能更好地反應人體動作趨勢。
[0014]本實用新型通過與上臂或下臂軸線垂直設置的可滑動主動壓塊獲取人體的微小運動趨勢，在通過主動壓塊和微動開關的配合驅動動力裝置，實現(xiàn)外骨骼和人體的實時隨動，具有良好的協(xié)調性、同步性，而且結構簡單，實現(xiàn)成本低，經(jīng)濟性好。
【附圖說明】
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