一种基于外部控制的辅力机械臂的制作方法

本实用新型涉及机械臂技术领域，具体为一种基于外部控制的辅力机械臂。

背景技术：

随着科技的发展，自动化在越来越多的领域逐渐应用，很多产业出现了工业机械人代替人工，例如自动化生产、军工、航天、探险、科研、民用等方面，一般来说工业机械人，或者自动化设备都是按照既定的程序或者路线进行相关操作的，其中有一个缺点就是无法完成一些主观性的动作，比如需要进行判断后进行调整的动作；

目前随着物联网以及穿戴设备的迅速发展与普及，使人机互动从想象开始走向现实，一般来说直接的人机互动，采集人体的动作和机械实现模拟对设备的要求较高，成本也较大，而很多情况下有些人群，特别是一些肢体上存在缺陷或者力量较弱的人群对于可以辅助提高自身力量的装置有着迫切的需要，利用控制器控制机械装置达到辅助人体的功能，可以帮助人们完成一些对体力要求较大的工作。为此，提出一种基于外部控制的辅力机械臂。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种基于外部控制的辅力机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于外部控制的辅力机械臂，包括前摆臂和后摆臂，所述前摆臂的底部两侧均固定连接有第一短板，两个第一短板远离前摆臂的一端分别和两个第二短板的一端转动连接，两个第二短板的另一端分别固定连接在后摆臂的一端两侧，所述后摆臂的上表面固定有轴板，所述轴板的上表面两侧均设有第一连接板，两个第一连接板之间转动连接有第一连轴，第一连轴的中部固定连接有固定轴，所述固定轴远离第一连轴的一端固定连接在连接轴套的一端，所述连接轴套远离固定轴的一端固定套接有固定盖，所述固定盖的内部位于连接轴套的一侧固定插接有第一电机，所述第一电机位于固定盖内部一端设有的第一转轴通过皮带和第二转轴连接，所述第二转轴固定在蜗盘的一端，所述蜗盘转动连接在连接轴套的内部，且蜗盘的内部啮合插接有蜗杆，所述蜗杆的外端贯穿第二转轴和固定盖并固定在第二连轴的中部，所述第二连轴的两端分别转动连接在两个第二连接板上，两个第二连接板均固定在前摆臂的内侧面上；

所述后摆臂远离第二短板的一端一侧固定有连板，所述连板通过多个螺栓固定在固定圈上，所述固定圈固定连接在贯穿轴的一端，所述贯穿轴远离固定圈的一端贯穿固定板延伸至齿轮盒的内壁，所述齿轮盒通过其四角设有的螺栓固定在固定板的一侧，所述贯穿轴位于齿轮盒内部的一端转动连接在齿轮盒内腔侧壁上，所述贯穿轴的外部固定套接有第二圆齿轮，所述第二圆齿轮的一侧设有第一圆齿轮，且第二圆齿轮和第一圆齿轮通过第一减速齿轮和第二减速齿轮连接，第一减速齿轮和第二减速齿轮均转动连接在齿轮盒的内腔侧壁上，所述第一圆齿轮固定套接在第二电机位于齿轮盒内腔中的电机轴上，所述第二电机固定在齿轮盒的外侧壁上，所述齿轮盒的外侧壁上设有控制器，且所述控制器与第一电机、第二电机电连接。。

优选的，所述前摆臂的前端下部固定有握板。

优选的，所述前摆臂和后摆臂的两侧均设有折板。

优选的，所述握板、前摆臂、后摆臂以及固定板上均设有橡胶垫。

优选的，所述第一减速齿轮和第二减速齿轮均为双层齿轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型前摆臂和后摆臂通过两个短板的转动连接，实现了本装置可以模仿人的手臂进行弯曲，通过连接轴套内蜗杆可以自由伸长缩短可以控制两个摆臂之间的角度，后摆臂通过连板转动连接在固定于固定板上的电机轴上，实现了后摆臂可以模仿人的手臂进行倾斜，通过齿轮盒中的减速齿轮，实现了本装置在倾斜精度上控制的非常精确，本装置通过控制器来控制两个电机的运行，控制器可接收外部信号，从而控制电机的运行状态得到设定的效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的前摆臂和后摆臂的局部连接结构示意图；

图3为本实用新型的第一电机和连接轴套的局部连接剖视图；

图4为本实用新型的连板和固定板的局部连接结构示意图；

图5为本实用新型图4的A处放大图；

图6为本实用新型的齿轮盒内部结构示意图。

图中：1、前摆臂，101、第一短板，102、握板，2、后摆臂，201、第二短板，3、固定板，4、第一电机，5、连接轴套，6、连板，7、齿轮盒，8、轴板，9、固定圈，10、固定轴，11、第一连轴，12、蜗杆，13、第二连轴，14、第二电机，15、控制器，16、第一圆齿轮，17、第一减速齿轮，18、第二减速齿轮，19、第二圆齿轮，20、固定盖，21、第一转轴，22、第二转轴，23、皮带，24、第一连接板，25、第二连接板，26、蜗盘，27、贯穿轴。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种基于外部控制的辅力机械臂，包括前摆臂1和后摆臂2，所述前摆臂1的底部两侧均固定连接有第一短板101，两个第一短板101远离前摆臂1的一端分别和两个第二短板201的一端转动连接，前摆臂1和后摆臂2之间可以倾斜角度，模仿人的手臂进行弯曲，两个第二短板201的另一端分别固定连接在后摆臂2的一端两侧，所述后摆臂2的上表面固定有轴板8，所述轴板8的上表面两侧均设有第一连接板24，两个第一连接板24之间转动连接有第一连轴11，第一连轴11的中部固定连接有固定轴10，所述固定轴10远离第一连轴11的一端固定连接在连接轴套5的一端，所述连接轴套5远离固定轴10的一端固定套接有固定盖20，所述固定盖20的内部位于连接轴套5的一侧固定插接有第一电机4，所述第一电机4位于固定盖20内部一端设有的第一转轴21通过皮带23和第二转轴22连接，所述第二转轴22固定在蜗盘26的一端，所述蜗盘26转动连接在连接轴套5的内部，且蜗盘26的内部啮合插接有蜗杆12，第一转轴21转动通过皮带23带动第二转轴22转动，蜗盘26转动带动蜗杆12前后滑动，两摆臂之间的夹角改变，所述蜗杆12的外端贯穿第二转轴22和固定盖20并固定在第二连轴13的中部，所述第二连轴13的两端分别转动连接在两个第二连接板25上，两个第二连接板25均固定在前摆臂1的内侧面上；

所述后摆臂2远离第二短板201的一端一侧固定有连板6，所述连板6通过多个螺栓固定在固定圈9上，所述固定圈9固定连接在贯穿轴27的一端，所述贯穿轴27远离固定圈9的一端贯穿固定板3延伸至齿轮盒7的内壁，所述齿轮盒7通过其四角设有的螺栓固定在固定板3的一侧，固定板3为支撑本装置的基座，可以将固定板3固定在人的肩膀和后背上，所述贯穿轴27位于齿轮盒7内部的一端转动连接在齿轮盒7内腔侧壁上，所述贯穿轴27的外部固定套接有第二圆齿轮19，所述第二圆齿轮19的一侧设有第一圆齿轮16，且第二圆齿轮19和第一圆齿轮16通过第一减速齿轮17和第二减速齿轮18连接，两个减速齿轮可以实现双重减速，提高了本装置的精确性，第一减速齿轮17和第二减速齿轮18均转动连接在齿轮盒7的内腔侧壁上，所述第一圆齿轮16固定套接在第二电机14位于齿轮盒7内腔中的电机轴上，所述第二电机14固定在齿轮盒7的外侧壁上，所述齿轮盒7的外侧壁上设有控制器15，且所述控制器15与第一电机4、第二电机14电连接，控制器15与外部电源连接为整个装置提供动力源，并且控制器15与外部的处理器、分析器连接接收动作信号，外部设备将动作指令转化为两个电机的运行指令传递给控制器15，然后通过控制器15来实现两个电机的相关动作。

具体而言，所述前摆臂1的前端下部固定有握板102，握板102为手持装置，方便使用者进行操作和握紧。

具体而言，所述前摆臂和后摆臂的两侧均设有折板，起到一定限位和保护作用。

具体而言，所述握板102、前摆臂1、后摆臂2以及固定板3上均设有橡胶垫，提高舒适性。

具体而言，所述第一减速齿轮17和第二减速齿轮18均为双层齿轮，以实现调节运动角度，提高精度。

工作原理：将本装置的固定板3固定在使用者的肩膀或者后背处，单手握住握板102，然后将第一电机4和第二电机14接通电源，通过控制器15给第一电机4和第二电机14提供开关以及运行的指令从而实现机械手臂自主地进行前摆、后摆、抬起、放下等一系列动作，前后摆动为驱动第一电机4转动，第一电机4通过皮带23带动蜗盘26转动，蜗盘26转动可以带动蜗杆12的伸长或者缩短，抬起和放下则是通过控制第二电机14转动，通过减速齿轮带动贯穿轴27转动，从而带动后摆臂2的抬起和放下，控制器15可与外部的电路控制装置连接，实现电机运转控制，目前这样的控制电机运动和停止的电路以及设备有很多，是公开的技术方案，并且并非本专利的技术内容所在故不做阐述。

另外在实验过程中，还采用与控制器15进行通信的外部设备是ST公司生产的STM32F4系列的ARM芯片，ARM芯片接收的数据为NeuroSky公司生产的TGAM模块作为脑电波信号采集传感器，将使用者的脑电信息进行获取和整理从而传递给ARM芯片，然后再转化为控制器15可以识别的两个电机的运行信号，通过脑波控制可以大大提高了使用的方便性，西安科技大学的汪梅教授的课题组在相关领域具有一定的相关研究，在后续研究过程中可研究脑波控制与本装置的结合，此处的外部脑波控制装置属于本专利的外部其他装置，故不作详细阐述。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。