一種外骨骼機(jī)器人隨動控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人控制裝置，特別涉及一種外骨骼機(jī)器人隨動控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們對機(jī)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(jī)器人獨立運行的程度，目前機(jī)器人都需要人工干預(yù)或者預(yù)先編程來完成固定的任務(wù)。在這種背景下，具有良好人機(jī)交互的外骨骼機(jī)器人得到了研究人員越來越多的關(guān)注。外骨骼機(jī)器人功能強(qiáng)大，例如它能夠幫助肢體受傷者進(jìn)行康復(fù)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(jìn)行康復(fù)治療。又例如外骨骼可以幫助行動不便的殘疾人恢復(fù)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(qiáng)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(jìn)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著巨大的積極意義。
[0003]現(xiàn)有的外骨骼機(jī)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(jī)器人，這樣的控制方式協(xié)調(diào)性難以保證；再例如采用預(yù)編程控制，這樣的外骨骼機(jī)器人只能根據(jù)預(yù)先設(shè)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(jī)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(qū)動，當(dāng)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(qū)動信號。這種方式雖然相較上述兩種方式自由度高，協(xié)調(diào)性也好，但是驅(qū)動結(jié)構(gòu)相對復(fù)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(qū)動力，從外骨骼動作存在滯后，當(dāng)角度傳感器精度較低時，滯后尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有的外骨骼機(jī)器人采用手動控制的協(xié)調(diào)性不好、而采用主從控制的外骨骼機(jī)器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜、動作存在滯后的問題，提供協(xié)調(diào)性好，且具有良好同步性的外骨骼機(jī)器人隨動控制裝置。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種外骨骼機(jī)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(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)連接，所述上臂或下臂上設(shè)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對應(yīng)設(shè)置有兩個微動開關(guān)，兩微動開關(guān)方向相反，主動壓塊同一時間只能觸發(fā)其中一個微動開關(guān)，所述上臂和下臂之間設(shè)有驅(qū)動轉(zhuǎn)動的動力裝置，兩個微動開關(guān)分別控制動力裝置的正反向運動。兩個微動開關(guān)分別與主動壓塊兩個運動方向?qū)?yīng)設(shè)置，主動壓塊與人體綁定，當(dāng)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(cè)，下臂固定與小腿外側(cè)，關(guān)節(jié)位于膝關(guān)節(jié)外側(cè)，以主動壓塊和微動開關(guān)設(shè)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(guān)，微動開關(guān)驅(qū)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(guān)，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(zhǔn)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(guān)設(shè)置在上臂的側(cè)面，上臂的側(cè)面垂直軸線方向并列設(shè)置兩個限位條，兩微動開關(guān)分別設(shè)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(shè)在兩限位條兩側(cè)并沿限位條滑動的滑動框體，滑動框體的兩內(nèi)端之間的距離大于兩個微動開關(guān)外端之間的距離。
[0007]作為另外的優(yōu)選方案，所述微動開關(guān)設(shè)置在下臂的側(cè)面，上臂的側(cè)面垂直軸線方向并列設(shè)置兩個限位條，兩微動開關(guān)分別設(shè)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(shè)在兩限位條兩側(cè)并沿限位條滑動的滑動框體，滑動框體的兩內(nèi)端之間的距離大于兩個微動開關(guān)外端之間的距離。無論設(shè)置在上臂和下臂處，微動開關(guān)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(jié)構(gòu)，框體內(nèi)端的距離決定了同一時間只能碰觸一個微動開關(guān)。而通過限位條的限位，避免人體動作過猛對微動開關(guān)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(dǎo)向。
[0008]作為優(yōu)選，所述兩個限位條側(cè)面還設(shè)有保護(hù)微動開關(guān)并防止滑動框體脫落的側(cè)封板。
[0009]作為優(yōu)選，所述滑動框體兩端的框架上還設(shè)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(jī)，所述缸體和活塞桿的端部分別與上臂、下臂相連，電機(jī)設(shè)置在缸體的一側(cè)，并在缸體的端部與電機(jī)之間設(shè)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(guān)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(guān)節(jié)銷轉(zhuǎn)動連接。采用多層疊合結(jié)構(gòu)，能增加上臂和下臂的厚度，減少關(guān)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(diào)節(jié)，使上臂和下臂具有可調(diào)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(guān)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(qū)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(yīng)人體動作趨勢。
[0014]本發(fā)明通過與上臂或下臂軸線垂直設(shè)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(guān)的配合驅(qū)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(diào)性、同步性，而且結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)成本低，經(jīng)濟(jì)性好。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種