一种可穿戴式的柔性外骨骼机械手

摘要

本发明的可穿戴式的柔性外骨骼机械手是由肩部大3RPS并联机构、肩部滑环机构、两个肘部四杆机构、腕部滑环机构和腕部小3RPS并联机构依次串连而成。具有9个自由度，可满足人体上臂全方位运动的要求。该机械手采用气缸作为执行元件，模仿人体肌肉伸缩的动作，具有较好的韧性和仿生学的特点，在增加了穿戴的方便性和舒适性的同时，大大地扩展了操作者上肢的运动范围，降低和减少了现有外骨骼机构的运动限制。穿戴者上肢的运动数据可以很好地通过与气缸相匹配的位移传感器来采集，通过计算机对工业机械手进行有感知的力反馈操作。该机械手还可用于医疗，作为上肢肌肉萎缩病人的辅助医疗器械。

主权项

1.一种可穿戴式的柔性外骨骼机械手，其特征是包括依次串连的肩部大3RPS并联机构(1)、肩部滑环机构(2)、两个肘部四杆机构(3)、腕部滑环机构(4)和腕部小3RPS并联机构(5)；所说的肩部大3RPS并联机构(1)具有呈U字型的下平面(10)和圆环状的上平面(9)，U字型下平面(10)的底端和两个开口端分别装有转铰(11、12、13)，该三个转铰的连线成一个等边三角形，圆环状的上平面(9)均布有三个球铰(14、15、16)，U字型平面上的三个转铰(11、12、13)分别与第一组气缸(6、7、8)的一端相连，第一组气缸(6、7、8)的另一端分别与圆环(9)上的三个球铰(14、15、16)相连；肩部滑环机构(2)是由圆环形的第一基座(17)和肩部大3RPS并联机构(1)的圆环状上平面(9)连接构成的旋转副；腕部小3RPS并联机构(5)具有圆环状的下平面(22)和圆环状上平面(26)，在下平面(22)上均布有三个转铰(28、29、30)，上平面(26)上均布有三个球铰(31、32、33)，下平面(22)上的三个转铰(28、29、30)分别第二组与气缸(22、23、24)的一端相连，第二组气缸(22、23、24)的另一端分别与上平面(26)上的三个球铰(14、15、16)相连，在上平面(26)上装有供穿戴者握持的手柄(27)；腕部滑环机构(4)是由圆环形的第二基座(21)和腕部小3RPS并联机构(5)的圆环状下平面(22)连接构成的旋转副；肘部四杆机构(3)包括直角状底座(18)、摆杆(20)和一个气缸(19)，底座(18)的直角拐点与肩部滑环机构(2)的第一基座(17)固定，底座(18)的一端与摆杆(20)的一端铰接，底座(18)的另一端与气缸(19)的一端铰接，气缸(19)的另一端与摆杆(20)的另一端铰接，摆杆(20)与腕部滑环机构(4)的第二基座(21)固定。