一种宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构的制作方法

本发明涉及智能护理机器人技术领域，具体为一种护理机器人用刚柔结合的腋下支撑机械臂结构。

背景技术：

机器人技术在过去几十年取得了飞速的发展，随着机器人技术水平的不断提高，护理机器人开始为开始为人们提供更好的养老护理服务。纵观整个世界，城市化、人口老龄化的快速到来和家庭结构的巨大变化，使许多国家对老年养老，病痛护理的压力越来越大。传统护理模式已不再满足当前社会需求，护理机器人由于其先进的护理模式，以及其智能性而备受当今社会推崇。

目前市场上没有类似上述对老年人、病人易乘抱取过程中提供支持力及防坠落的宽度可调的柔性机械臂结构。专利号为zl201621197828.1的中国专利公开了一种护理机器人手掌式抱抬机械手臂，该机械手臂没有柔性部分，不能起到缓冲作用，且并没有宽度可调部分，不能适应体型不同的人群。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是：提供一种宽度可调节的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构。该结构除了为腋下提供支撑作用，还具有电动推杆驱动的可反馈的抱人作用，让被抱取人更舒适安全。该结构的手臂还有柔性环节，更人性化，更舒适，能针对体型不同人群具有宽度可调部分，适应性更广。

本发明是一种宽度可调节的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构，用于护理机器人抱人过程中提供支持力。该结构有柔性环节，因为人具有形状复杂易受伤害的特点，所以柔性机械臂更适合对人进行服务。该机械臂有抱人环节，防止抱人过程中人脱离机器人而受伤，并且抱人的环节有压力传感器可以反馈抱力的大小并以此来控制。该机械臂有调节宽度模块，用于对胖瘦不同的人群进行服务。

本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构，包括胸靠和两个腋下支撑柔性臂，两个腋下支撑柔性臂呈左右对称布置在胸靠的两端，且两个腋下支撑柔性臂的结构完全相同；其特征在于：

每个腋下支撑柔性臂均包括腋下支撑大臂、腋下支撑小臂、电动推杆、胸靠连接件、宽度调节上压块、宽度调节下压块、传动件及弹簧板，腋下支撑大臂的前端与腋下支撑小臂的后端通过传动件连接，腋下支撑大臂的后端通过上下两层弹簧板连接胸靠连接件，胸靠连接件通过宽度调节上压块和宽度调节下压块固定在胸靠上；每层弹簧板的上下表面上均间隔固定安装有若干数量的弹簧板压块；所述电动推杆的一端固连在胸靠连接件下方的胸靠上，电动推杆的中部利用电动推杆卡箍通过螺栓固定在腋下支撑大臂的底部，电动推杆的杆头通过销轴与工字型连接件连接，工字型连接件再通过销轴与铰点轴连接件连接，铰点轴连接件通过平键连接铰点轴，把电动推杆的推拉力传到铰点轴以扭矩输出，铰点轴的底部有开口销，铰点轴上部穿在腋下支撑大臂的前端轴孔中，铰点轴与腋下支撑大臂之间由铰点轴固定块固定，铰点轴固定块通过螺栓固定在腋下支撑大臂上，铰点轴和铰点轴固定块能相对转动；铰点轴与腋下支撑小臂之间设有轴-传动件连接件、传动件，所述轴-传动件连接件通过顶丝与铰点轴同步转动，传动件的一端通过榫卯结构与轴-传动件连接件的一端榫接并固定，另一端通过榫卯结构与腋下支撑小臂的后端连接并固定；

在腋下支撑小臂上通过传感器固定板安装有压力传感器，硅胶柱底部直接粘在压力传感器的感应区平面，硅胶柱与压力传感器成为一体，硅胶柱穿过传感器套筒，硅胶柱的外端头部直接与人体背部接触，所述传感器套筒通过螺栓固定在腋下支撑小臂上；

所述胸靠连接件整体为l型构件，包括水平部分和竖直部分，水平部分的下部设有凹槽，上端设有滑轨，滑轨中心设有螺栓孔，竖直部分外侧设置有凸起结构；所述胸靠与两个腋下支撑柔性臂连接处设置有宽度可调槽，宽度可调槽的宽度小于胸靠连接件水平部分上凹槽的宽度，胸靠连接件的水平部分放置在胸靠上，且水平部分的凹槽正对宽度可调槽；所述宽度调节下压块为t型结构，宽度调节下压块的凸起部分穿过宽度可调槽且凸起部分的上部位于胸靠连接件的水平部分的凹槽内；在胸靠连接件的滑轨上安装有宽度调节上压块，宽度调节上压块能在滑轨上来回移动，宽度调节上压块、胸靠连接件及宽度调节下压块通过螺栓贯穿固定，在位于宽度调节下压块的凸起部分上方与宽度调节上压块下方的螺栓上安装有弹簧，在弹簧的作用下将宽度调节上压块和宽度调节下压块上下紧扣；所述弹簧板安装在胸靠连接件的凸起结构的上下表面，并分别通过相应的弹簧板压块固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中弹簧板与弹簧板压块结合组成了一段段的刚柔结合组织，既保证了可以承重，又保证了可以有一定的弹性，让被抱取人更舒适，更人性化。

本发明中胸靠连接件、宽度调节上压块、宽度调节下压块、胸靠四者通过螺栓连接在一起。当螺栓拧紧时，四者紧紧贴在一起不能移动；当螺栓拧松时，四者有一定的间隙可以在胸靠宽度可调槽里边移动从而达到调节宽度的目的，如此设计可以达到调节宽度的目地来适应不同体型人群，而且调节宽度时，只需要通过拧紧螺栓或拧松螺栓，操作很简单。

本发明中固定在手臂的下方的电动推杆通过与工字型连接件、铰点轴连接件、铰点轴、轴-传动件连接件、传动件连接，能传递运动达到小臂并可回收释放，从而手臂有了一个抱取的环节。防止被抱取人脱离机器人而受伤。并且小臂上装有压力传感器，压力传感器、传感器固定板、传感器套筒、硅胶柱组合在一起可以实时反馈抱人力量的大小从而来进行控制，压力传感器通过硅胶柱感知被抱取人的压力并将压力反馈到计算机进行控制，让人被抱取时感到更舒适。同时榫卯、连接杆、腋下支撑小臂组合在一起可以为腋下支撑小臂提供一定的支撑力，让双臂结构在运动中更稳定。

本发明双臂机构结构简单紧凑高效，自动化程度高，人性化，节约资源。

附图说明

图1为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构在左右两臂自然状态下的立体结构示意图；

图2为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的腋下支撑柔性臂的立体结构示意图；

图3为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的腋下支撑柔性臂的主视结构示意图；

图4为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的传动件的立体结构示意图；

图5为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的腋下支撑小臂与人接触部分传感器安装与原理结构示意图；

图6为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的腋下支撑大臂的末端刚柔耦合结构的主视结构示意图；

图7为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的胸靠连接件24的立体结构示意图；

图8为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的胸靠连接件与胸靠的连接方式示意图；

图9为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的胸靠连接件与胸靠连接部分的剖面结构示意图；

图10为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构一种实施例的宽度调节下压块26的立体结构示意图；

图11为为本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构在架人过程中腋下支撑小臂收合保护人体工作示意图；

图中：1、腋下支撑小臂；2、腋下支撑大臂；3、硅胶柱；4、贴块；5、铰点轴；6、铰点轴连接件；7、工字型连接件；8、电动推杆卡箍；9、电动推杆；10、弹簧板；11、胸靠；12～19、弹簧板压块，每块根据位置不一样大小尺寸略有不同；20、传感器套筒；21、传感器固定板；22、压力传感器；23、宽度调节上压块；24、胸靠连接件；25、螺栓；26、宽度调节下压块；27、弹簧；28、铰点轴固定块；29、轴-传动件连接件；30、传动件；2401凹槽；2402滑轨；2403螺栓孔；2404凸起结构。

具体实施方式

下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构(简称结构，参见图1-8)，包括胸靠11和两个腋下支撑柔性臂，两个腋下支撑柔性臂呈左右对称布置在胸靠的两端，且两个腋下支撑柔性臂的结构完全相同；

每个腋下支撑柔性臂均包括腋下支撑大臂2、腋下支撑小臂1、电动推杆9、胸靠连接件24、宽度调节上压块23、宽度调节下压块26、传动件30及弹簧板10，腋下支撑大臂的前端与腋下支撑小臂的后端通过传动件30连接，腋下支撑大臂的后端通过上下两层弹簧板10连接胸靠连接件24，胸靠连接件通过宽度调节上压块23和宽度调节下压块26固定在胸靠11上；每层弹簧板10的上下表面上均间隔固定安装有若干数量的弹簧板压块；所述电动推杆9的一端固连在胸靠连接件下方的胸靠上，电动推杆9的中部利用电动推杆卡箍8通过螺栓固定在腋下支撑大臂2的底部，电动推杆的杆头通过销轴与工字型连接件7连接，工字型连接件再通过销轴与铰点轴连接件6连接，铰点轴连接件6通过平键连接铰点轴5，把电动推杆的推拉力传到铰点轴5以扭矩输出，铰点轴5的底部有开口销，铰点轴上部穿在腋下支撑大臂2的前端轴孔中，铰点轴与腋下支撑大臂之间由铰点轴固定块28固定，铰点轴固定块28通过螺栓固定在腋下支撑大臂上，使铰点轴不会晃动，铰点轴和铰点轴固定块可以相对转动；铰点轴5与腋下支撑小臂1之间设有轴-传动件连接件29、传动件30，所述轴-传动件连接件29通过顶丝与铰点轴同步转动，传动件30的一端通过榫卯结构与轴-传动件连接件29的一端榫接并固定，另一端通过榫卯结构与腋下支撑小臂1的后端连接并固定；铰点轴5与腋下支撑小臂1通过轴-传动件连接件29、传动件30进行传动，从而实现抱人动作，榫卯结构在腋下支撑小臂收合受力过程中与腋下支撑大臂更好的贴合，为腋下支撑小臂提供一定的支撑力，使双臂结构在运动中更稳定；

在腋下支撑小臂1上通过传感器固定板21安装有压力传感器22，传感器固定板21焊接在腋下支撑小臂上，压力传感器通过螺栓固定在传感器固定板上，硅胶柱3底部直接粘在压力传感器22的感应区平面，硅胶柱与压力传感器22成为一体，硅胶柱穿过传感器套筒20，硅胶柱的外端头部直接与人体背部接触，所述传感器套筒通过螺栓固定在腋下支撑小臂1上，在腋下支撑小臂收合过程中测量人体背部的压力；

所述胸靠连接件24(参见图7)整体为l型构件，包括水平部分和竖直部分，水平部分的下部设有凹槽2401，上端设有滑轨2402，滑轨中心设有螺栓孔2403，竖直部分外侧设置有凸起结构2404；所述胸靠11与两个腋下支撑柔性臂连接处设置有宽度可调槽，宽度可调槽的宽度小于胸靠连接件水平部分上凹槽2401的宽度，胸靠连接件24的水平部分放置在胸靠11上，且水平部分的凹槽正对宽度可调槽；所述宽度调节下压块26为t型结构，宽度调节下压块26的凸起部分穿过宽度可调槽且凸起部分的上部位于胸靠连接件的水平部分的凹槽内；在胸靠连接件的滑轨2402上安装有宽度调节上压块23，宽度调节上压块能在滑轨上来回移动，宽度调节上压块23、胸靠连接件及宽度调节下压块26通过螺栓25贯穿固定，在位于宽度调节下压块26的凸起部分上方与宽度调节上压块23下方的螺栓25上安装有弹簧27(参见图9)，在弹簧27的作用下将宽度调节上压块23和宽度调节下压块26上下紧扣；所述弹簧板安装在胸靠连接件的凸起结构2404的上下表面，并分别通过相应的弹簧板压块(18、19)固定。

本发明的进一步特征在于每个弹簧板10中部上上下对称布置有两个弹簧板压块(12和13或16和17)，弹簧板的前端一侧面与腋下支撑大臂的刚性平面固定，另一侧面通过一个弹簧板压块(14或15)固定，两层弹簧板前后和中间一共八个弹簧板压块，上下夹住弹簧板，使弹簧板与弹簧板压块结合组成了一段段的刚柔结合组织。

本发明的进一步特征在于所述腋下支撑大臂中间有横向和纵向垂直交错的加强筋，增强腋下支撑柔性臂的支撑强度。

本发明的进一步特征在于所述传动件30包括传动杆和两个贴块4，传动杆的形状为“之”字形，包括两个平行的水平部分和倾斜部分，倾斜部分与水平部分的夹角为钝角，优选角度为120～150°，两个贴块的形状与传动杆形状一致，两个贴块的内侧面分别与传动杆的水平部分的侧面之间设有榫眼，传动件的前端与腋下支撑小臂1的后端榫接并由螺栓固定，传动件的后端与轴-传动件连接件29的一端榫接，并通过胶接固定。

本发明的工作原理和工作流程是：工作前两个腋下支撑柔性臂(双臂)处于自然伸直状态，首先拧松左右两臂上的螺栓25调节宽度，在拧松螺栓25的同时弹簧27会向上顶起宽度调节上压块23和向下顶起宽度调节下压块26，使胸靠连接件24和胸靠11之间迅速分离，从而调节腋下支撑双臂的左右宽度，与人体胸前宽度相吻合，宽度适当时拧紧螺栓25。人体的腋下两侧架在左右两个腋下支撑大臂2上，上下两层弹簧板10会因为人体的重力向下弯曲，上下两层弹簧板10中间夹有弹簧板压块12～17起到刚柔结合的作用，使弹簧板10不会过度弯曲，既保证了可以承重，又保证了可以有一定的弹性，让被抱取人更舒适。电动推杆9利用电动推杆卡箍8通过螺栓固定在腋下支撑大臂2的底部，电动推杆9推动工字型连接件7进而带动铰点轴连接件6转动，铰点轴5通过平键与铰点轴连接件6连接，把电动推杆的推力传到铰点轴5以扭矩输出，带动腋下支撑小臂1转动，腋下支撑小臂1的转角为90°，与腋下支撑大臂2垂直，硅胶柱3与人体背部接触，硅胶柱3末端与压力传感器22连接，从而压力传感器22测出人体背部的压力，并将压力反馈到计算机进行控制，计算机根据压力的大小，控制电动推杆9，如果压力偏小，说明腋下支撑小臂1没有抱紧人体，则电动推杆增加推力；如果压力偏大，说明腋下支撑小臂1把人体抱得过紧，人体不舒适，则减小电动推杆推力，最终能调整到让人被抱取时感到更舒适的状态。工作结束后电动推杆反向收回，腋下支撑小臂回到初始位置。

本发明中的胸靠上部与腋下支撑柔性臂连接的位置为吊耳，吊耳上表面与胸靠垂直，吊耳上开设宽度可调槽，宽度可调槽的长度大于腋下支撑连接件上凹槽的长度。

实施例1

本实施例宽度可调的护理机器人用腋下支撑柔性双臂结构，所述宽度调节上压块23安装到胸靠连接件24上方，胸靠11放置在胸靠连接件与宽度调节下压块中间，宽度调节上压块中间有通孔，胸靠连接件中间有螺纹孔，胸靠的连接部分有宽度可调槽，宽度调节下压块中间有螺纹孔，螺栓通过宽度调节上压块、胸靠连接件、胸靠、宽度调节下压块将四者连接在一起，拧紧螺栓时，四者将紧紧连接在一起，借助摩擦力取得固定效果。拧松螺栓时，四者之间没有过大的摩擦力可以调节两个胸靠连接件之间的距离从而达到调节双臂宽度的作用。将弹簧板放置在胸靠连接件螺纹孔处，弹簧板压块放置在弹簧板上方，通过螺栓将弹簧板压块与弹簧片和胸靠连接件压在一起。在弹簧板的中间部位用弹簧板压块分别放在弹簧板上方与下方，用螺栓将弹簧板压块与弹簧板压在一起。在弹簧板的另一端放在腋下支撑大臂的下方，弹簧板的下方放置一块弹簧板压块，通过螺栓将弹簧板与大臂和弹簧板压块压在一起。腋下支撑大臂中间有横向和纵向垂直交错的加强筋用来增强手臂的支撑强度，在靠近腋下支撑大臂的尾部开有通孔用来安装铰点轴。腋下支撑大臂以及弹簧板柔性部分的下端安装有电动推杆，电动推杆通过卡箍固定在腋下支撑大臂的下端，电动推杆头部和工字型连接件通过销轴连在一起，工字型连接件与铰点轴连接件6通过销轴连在一起，铰点轴连接件通过键连接与铰点轴连接在一起并轴向固定。轴-传动件连接件29套在铰点轴上并通过键与顶丝与铰点轴进行轴向固定，在传动件30的两边都有榫卯结构，在传动件的前端通过螺栓与腋下支撑小臂1固定在一起。在腋下支撑小臂1的尾部焊接了传感器固定板，传感器固定板与压力传感器通过螺栓连接在一起，压力传感器的感应区平面与硅胶柱通过胶水粘在一起，传感器套筒通过螺栓安装在腋下支撑小臂的加强筋上，硅胶柱穿过传感器套筒的中间，硅胶柱直接与人体背部接触，在小臂收合过程中测量人体背部的压力。

所述电动推杆9利用电动推杆卡箍8通过螺栓固定在腋下支撑大臂2的底部，电动推杆头通过销轴与工字型连接件7连接，工字型连接件再通过销轴与铰点轴连接件6连接，把电动推杆的推拉力传到铰点轴5以扭矩输出，铰点轴与铰点轴连接件之间通过平键连接，铰点轴底部有开口销。铰点轴穿过腋下支撑大臂，在腋下支撑大臂上端通过铰点轴固定块28固定在腋下支撑大臂中，使其不会晃动，铰点轴5与腋下支撑小臂1之间通过传动件连接，传动件通过螺栓与腋下支撑小臂1固定，并且通过顶丝与铰点轴同步转动。

实施例2

本实施例双臂结构的各部分连接同实施例1，不同之处在于所述传动件30包括传动杆和两个贴块4，传动杆的形状为“之”字形，包括两个平行的水平部分和倾斜部分，倾斜部分与水平部分的夹角为120°，两个贴块的形状与传动杆形状一致，两个贴块的内侧面分别与传动杆的水平部分的侧面之间设有一个榫眼。在腋下支撑小臂1收合受力过程中与腋下支撑大臂更好的贴合，为腋下支撑小臂提供一定的支撑力，让双臂结构在运动中更稳定。在腋下支撑大臂2的末端连接上下两层弹簧板10，它们之间通过弹簧板压块12～17(弹簧板前后和中间一共是八个弹簧板压块，两个为一对上下夹住弹簧板，使弹簧板与弹簧板压块结合组成了一段段的刚柔结合组织)固定，螺栓连接。

本发明未述及之处适用于现有技术。