利索能及
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专利号: 202311426992X
申请人: 浙江理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种采摘辅助外骨骼装置,包括腰部固定铁板、腰部连接杆、手部连接杆和手部绑环,其特征在于:还包括腰部万向节、控制机构和肩部三角块;所述控制机构包括控制机架、拉伸弹簧、主动滑块、被动滑块、被动连接块、压缩弹簧一、压缩弹簧二、限位块和钢丝绳;所述主动滑块和被动滑块间距设于控制机架内,并均与控制机架构成竖直方向的滑动副,且主动滑块的下端通过拉伸弹簧与控制机架下端连接,被动滑块上端通过压缩弹簧一与控制机架上端连接;所述主动滑块上靠近被动滑块的一侧设有一体成型的凸块,被动滑块上靠近主动滑块的一侧开设有孔洞;所述被动连接块嵌入孔洞内,与孔洞构成水平方向的滑动副,并通过压缩弹簧二与孔洞连接;所述控制机架上位于被动连接块上方位置固定有限位块,且限位块和被动连接块上正对的两个面均为斜面,限位块上远离被动连接块的竖直面开设有竖直滑槽;钢丝绳一端与主动滑块上端固定,另一端穿出控制机架上端开设的孔道;

竖直设置的所述腰部连接杆上端与控制机架下端固定,下端通过腰部万向节与腰部固定铁板连接;竖直设置的肩部连接杆下端与控制机架上端固定,上端与肩部三角块中部铰接;所述肩部三角块上靠近被动滑块的一端通过手部连接杆与手部绑环固定,靠近主动滑块的一端与钢丝绳上穿出孔道的一端固定;

其中,压缩弹簧一的弹性系数大于拉伸弹簧的弹性系数,拉伸弹簧的弹性系数大于压缩弹簧二的弹性系数;初始状态下,主动滑块和被动滑块均位于限位块下方,且主动滑块上的凸块位于被动连接块的下方,手部连接杆与肩部连接杆之间的夹角为钝角。

2.根据权利要求1所述的一种采摘辅助外骨骼装置,其特征在于:所述腰部连接杆和肩部连接杆均采用伸缩杆。

3.根据权利要求2所述的一种采摘辅助外骨骼装置,其特征在于:所述腰部连接杆包括滑动套筒、滑动杆和固定销,滑动套筒和滑动杆上均开设有沿轴向均布的多组对孔,且滑动套筒内壁位于非对孔位置处开设有沿轴向方向的凹槽,滑动杆外壁位于非对孔位置处设有一体成型且沿轴向方向的凸条,滑动杆一端嵌入滑动套筒内腔,且凸条嵌入凹槽内,与凹槽构成滑动副,固定销插入滑动套筒上的一组对孔和滑动杆上的一组对孔,滑动杆另一端与控制机架固定,滑动套筒上远离滑动杆的一端通过腰部万向节与腰部固定铁板连接;肩部连接杆的结构与腰部连接杆的结构一致,且肩部连接杆中滑动杆上远离滑动套筒的一端与控制机架固定,滑动套筒上远离滑动杆的一端与肩部三角块铰接。

4.根据权利要求2所述的一种采摘辅助外骨骼装置,其特征在于:所述腰部连接杆包括连接套筒和螺杆,螺杆两端的螺纹段与两个连接套筒的一端均通过螺纹连接,且螺杆两端螺纹段的螺纹方向相反,其中一个连接套筒的另一端与控制机架固定,另外一个连接套筒的另一端通过腰部万向节与腰部固定铁板连接;肩部连接杆的结构与腰部连接杆的结构一致,且肩部连接杆的其中一个连接套筒另一端与控制机架固定,另外一个连接套筒的另一端肩部三角块铰接。

5.根据权利要求2所述的一种采摘辅助外骨骼装置,其特征在于:所述肩部三角块上设有连接轴,且连接轴与肩部三角块构成转动副,并由驱动电机驱动,钢丝绳上远离主动滑块的一端绕在连接轴上,并与连接轴固定。

6.根据权利要求1所述的一种采摘辅助外骨骼装置,其特征在于:所述被动连接块上设有一体成型的圆柱杆。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的一种采摘辅助外骨骼装置的采摘辅助方法,其特征在于:具体如下:

将腰部固定铁板安装在腰带上,并将腰带系在工作人员的腰上,将手部绑环绑在上臂上;

当手持采摘手持机时,上臂向下转动,但仍处于抬起状态,此时向下转动的上臂通过手部绑环和手部连接杆带动肩部三角块上靠近被动滑块的一端向下转动,进而带动肩部三角块上靠近主动滑块的一端向上转动,并通过钢丝绳带动主动滑块向上运动,拉伸弹簧拉伸,主动滑块上的凸块与被动连接块接触,进而通过被动连接块带动被动滑块向上运动,压缩压缩弹簧一,此时主动滑块没有越过限位块,且压缩弹簧一的回复力经过被动滑块和被动连接块对主动滑块产生一个向下的推力,进而使得钢丝绳对肩部三角块上靠近主动滑块的一端产生一个向下的拉力,从而使得肩部三角块上靠近被动滑块的一端通过手部连接杆和手部绑环对上臂产生一个向上的支撑力;完成工作任务后,抬起上臂向上转动,主动滑块和被动滑块在拉伸弹簧和压缩弹簧一的回复力作用下运动至初始状态。

8.根据权利要求7所述的一种采摘辅助外骨骼装置的采摘辅助方法,其特征在于:

当没有手持采摘手持机时,上臂向下转动至下垂状态,上臂向下转动至下垂状态的过程中,通过手部绑环、手部连接杆、肩部三角块和钢丝绳带动主动滑块向上运动,主动滑块上的凸块带动被动连接块和被动滑块向上运动,接着被动连接块的斜面与限位块的斜面接触,限位块阻挡被动连接块和被动滑块继续向上运动,然后向上运动的主动滑块通过凸块推动被动连接块沿孔洞向远离主动滑块的方向移动,压缩压缩弹簧二,直至凸块与被动连接块脱离接触,被动滑块在压缩弹簧一的回复力作用下向下运动至原位,同时被动连接块在压缩弹簧二的回复力作用下向靠近主动滑块的方向移动至原位,此时上臂均处于下垂状态,且仅受到拉伸弹簧的回复力作用;完成工作任务后,抬起上臂向上转动,同时主动滑块在拉伸弹簧的回复力作用下向下运动,主动滑块上的凸块与被动连接块的斜面接触,并推动被动连接块向远离主动滑块的方向移动,压缩弹簧二压缩,直至主动滑块回复至初始位置,被动连接块与凸块脱离接触,并在压缩弹簧二的回复力作用下回复至初始状态。