一种适用于狭窄空间的伤员抢运机器人腰部起重关节的制作方法

本发明涉及一种伤员抢运机器人，特别涉及一种适用于狭窄空间的伤员抢运机器人腰部起重关节。

背景技术：

在地震、火灾等灾后环境中，依靠机器人对伤员实施抢运，可有效的减少医疗等后勤人员的伤亡，或降低他们的劳动强度。这种模拟人体双臂抱举的机构需要有较大的起重扭矩，现有的伤员抢运机器人起重方式，通常是模拟人体的双臂，将伤员托起，再配合机器人躯干腰部的动作，实现由托起到抱起于胸部的动作。这一起重方式，对腰部关节所需扭矩的要求很高。同时，伤员抱起后，其头到脚方向通常与机器人前进或后退的方向垂直，遇有障碍则不便通过。如何有效的降低起重扭矩，并提高伤员抢运机器人的狭窄空间通过性，是急需解决的技术问题。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种适用于狭窄空间的伤员抢运机器人腰部起重关节，该起重关节可降低部分扭矩，同时亦可调整伤员的其头到脚方向，除了便于通过障碍，解决建筑物内部等受限空间的伤员抢运问题外，还有利于于机器人自身重心的调整。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种适用于狭窄空间的伤员抢运机器人腰部起重关节，设置于行走机构和拟人上半身执行机构之间，包括腰部固定支座、腰部旋转支座及电机减速机组件，其中腰部固定支座与行走机构连接，所述电机减速机组件安装在所述腰部固定支座上、且输出端与腰部旋转支座连接，所述腰部旋转支座可绕起重旋转轴线转动，所述起重旋转轴线与水平面呈夹角、且在水平面上的投影与所述机器人的前进方向呈夹角，所述腰部旋转支座上设置拟人上半身执行机构。

所述腰部固定支座包括连接座和驱动部件安装基面，其中连接座与所述行走机构连接，所述驱动部件安装基面与连接座呈锐角连接，所述电机减速机组件设置于所述驱动部件安装基面上。

所述电机减速机组件设置于所述驱动部件安装基面的上方，所述腰部旋转支座位于所述驱动部件安装基面的下方。

所述腰部旋转支座包括上臂安装基面、连接板及旋转基面，其中旋转基面与所述电机减速机组件的输出法兰连接，所述上臂安装基面通过连接板与所述旋转基面连接，所述拟人上半身执行机构设置于所述上臂安装基面上。

所述上臂安装基面在初始位置时处于铅垂面上、且与所述行走机构的前进方向垂直。

所述起重旋转轴线与水平面之间的夹角为18～35°。

所述起重旋转轴线在水平面上的投影与所述行走机构的前进方向成45°夹角。

所述电机减速机组件包括减速机、无框力矩电机定子、无框力矩电机转子、减速机输入齿轮轴及电机安装座，其中电机安装座和减速机一同安装在所述腰部固定支座上，所述无框力矩电机定子紧固于电机安装座上，所述无框力矩电机转子设置于所述无框力矩电机定子内、且与所述减速机的减速机输入齿轮轴连接，所述减速机的输出端与所述腰部旋转支座连接。

所述减速机输入齿轮轴的末端设有绝对编码器。

所述减速机为rv减速机。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明通过腰部起重轴斜置的方式，有效的将伤员的头到脚方向调整为机器人的前进或后退方向，便于通过各种战地狭窄空间，以及建筑物的门、楼梯、走廊等宽度方向限制较为苛刻的地形环境。

2.本发明有效的减小一部分起重力矩，能节省电机功率和减速机规格，继而有效的减小结构尺寸和重量。本发明中腰部起重轴与水平面的夹角为18°～35°，起重力矩约减小6％～18％。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中腰部固定支座的结构示意图；

图3为本发明中腰部旋转支座的结构示意图；

图4为本发明中腰部固定支座与腰部旋转支座之间的相对位置结构示意图之一；

图5为本发明中腰部固定支座与腰部旋转支座之间的相对位置结构示意图之二；

图6为本发明中电机减速机组件的结构示意图；

图7为本发明的初始工作状态示意图；

图8为本发明在行走时的状态示意图。

图中：1为腰部固定支座，101为连接座，102为驱动部件安装基面，2为腰部旋转支座，201为上臂安装基面，202为连接板，203为旋转基面，3为电机减速机组件，4为伤员，5为拟人上半身执行机构，6为行走机构，7为减速机，8为无框力矩电机定子，9为无框力矩电机转子，10为绝对编码器，11为减速机输入齿轮轴，12为电机安装座，m为起重旋转轴线。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1所示，本发明提供的一种适用于狭窄空间的伤员抢运机器人腰部起重关节，设置于行走机构6和拟人上半身执行机构5之间，包括腰部固定支座1、腰部旋转支座2及电机减速机组件3，其中腰部固定支座1与行走机构6连接，电机减速机组件3安装在腰部固定支座1上、且输出端与腰部旋转支座2连接，腰部旋转支座2可绕起重旋转轴线m转动，起重旋转轴线m与水平面呈夹角、且在水平面上的投影与机器人的前进方向呈夹角，腰部旋转支座2上设置拟人上半身执行机构5。

如图2所示，腰部固定支座1包括连接座101和驱动部件安装基面102，其中连接座101与行走机构6上的水平安装面连接，驱动部件安装基面102与连接座101呈锐角连接，电机减速机组件3设置于驱动部件安装基面102上。

电机减速机组件3设置于驱动部件安装基面102的上方，腰部旋转支座2位于驱动部件安装基面102的下方。

如图3所示，腰部旋转支座2包括上臂安装基面201、连接板202及旋转基面203，其中旋转基面203与电机减速机组件3的输出法兰连接，上臂安装基面201通过连接板202与旋转基面203连接，拟人上半身执行机构5设置于上臂安装基面201上。

上臂安装基面201的设计，在初始位置时为铅垂面，同时与行走机构6的前进方向垂直。

如图4所示，起重旋转轴线m与水平面之间的夹角为18～35°，起重旋转轴线m在水平面上的投影与行走机构6的前进方向成45°夹角。如图5所示，上臂安装基面201在初始位置时处于铅垂面上，且与行走机构6的前进方向垂直。

如图6所示，电机减速机组件3包括减速机7、无框力矩电机定子8、无框力矩电机转子9、减速机输入齿轮轴11及电机安装座12，其中电机安装座12和减速机7一同安装在腰部固定支座1上，无框力矩电机定子8紧固于电机安装座12上，无框力矩电机转子9设置于无框力矩电机定子8内、且与减速机7的减速机输入齿轮轴11法兰连接，减速机7的输出端与腰部旋转支座2法兰连接。减速机输入齿轮轴11的末端设有绝对编码器10，便于控制腰部起重关节的旋转角度。

本发明的实施例中，减速机7为rv减速机。

本发明中所设计的起重旋转轴线m与前进方向以及水平面皆有一定的夹角,腰部固定支座1、腰部旋转支座2均通过设计计算，使起重旋转轴线m具有上述两个方向的夹角。

本发明的工作原理是：

如图7-8所示，腰部固定支座1固定于行走机构6上，电机减速机组件3固连安装在腰部固定支座1上，驱动腰部旋转支座2旋转，腰部旋转支座2与拟人上半身执行机构5固连，实现抱起伤员4并调整伤员4的头到脚方向的动作。

图7为本发明的初始工作状态示意图；在初始位置时，上臂安装基面201为铅垂面，同时与行走机构6的前进方向垂直。图8为本发明在行走时的状态示意图；电机减速机组件3驱动腰部旋转支座2转动使伤员的头到脚方向调整为机器人的前进或后退方向。因驱动电机斜置，电机减速机组件3的长度不宜过长，故选用无框力矩电机与rv减速机的组合。

本发明通过腰部起重轴斜置的方式，有效的将伤员的头到脚方向调整为机器人的前进或后退方向，便于通过各种战地狭窄空间，以及建筑物的门、楼梯、走廊等宽度方向限制较为苛刻的地形环境。

本发明有效的减小一部分起重力矩，能节省电机功率和减速机规格，继而有效的减小结构尺寸和重量。本发明中腰部起重轴与水平面的夹角为18°～35°，起重力矩约减小6％～18％。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。