【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于高空作業機械手，特別涉及基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼。
技術介紹
1、現有高壓電網檢修方式為攀爬高壓電塔，以三點或四點支撐（兩腳及至少一手在梯上），但攀爬過程中由于疲勞及注意力降低，容易導致雙手同時松脫（兩點支撐），造成墜落。目前的防墜落裝置主要是固定型防墜落裝置，由滑動裝置、自鎖裝置、連接環、安全鉤等幾部分構成，并利用物理原理實現自鎖。工人一旦發生墜落，僅僅通過這種由防墜器（安全繩）與固定軌道組合的安全裝置將工人拉住并懸于空中，但由于安全繩往往長度較長，且軌道表面防腐鍍層會被環境逐漸破壞，導致防墜器發生卡阻等情況，會使工人在墜落的過程中發生晃動，在擺蕩的過程中可能撞到高壓塔。
2、高空作業人員在桿塔等設備上徒手攀爬作業具有以下缺點：1.攀爬高度較高、作業危險性大，手部缺少后備保險，一旦手部松脫則會引發墜落；2.連續攀爬作業對工人體力消耗較大，連續作業導致手部握力及耐久力大幅降低，作業效率低。因此，輔助檢修工人攀爬的手部外骨骼研發有著重要意義。
3、中國專利技術專利文獻cn118846479a公開的“一種電網用輔助攀登外骨骼機器人”，包括背桿、肩桿、大臂連桿、大臂綁帶、大臂板、助力電機、傳力連接板、攀登機械臂和對接器。該外骨骼的主要特點是通過人體下墜力讓外輪圈伸長，從而鎖緊攀登機械臂與電線桿，阻止下墜。但其仍存在以下缺點：1）該外骨骼機器人由多個機械部件組成，大大增加設備的復雜性，加大操作和維護的難度；2）設備的重量可能會影響工人的靈活性和舒適度，尤其是在長時間使用的情況下；3）該外
4、中國專利技術專利文獻cn118649371a公開的“一種電力鐵塔用防墜落裝置”，解決了鋼絲繩受環境影響，整體強度降低的問題。該裝置的主要特點是當鎖緊塊受到墜落時的向下拉力時，錐形段能夠配合彈簧，向中心聚攏并緊鎖安全繩。墜落時，安全繩對鎖緊塊的摩擦力方向改變，導致鎖緊塊聚攏并鎖緊，阻止殼體下滑。但其仍存在以下缺點：1）裝置的結構可能限制作業人員的活動自由度，尤其是在進行復雜操作時，可能會造成不便，影響工作效率；2）該裝置主要依賴于鎖緊塊在作業人員墜落時的被動反應，缺乏主動防護機制；3）防墜落主要依賴于機械結構的滑動和重力作用，限制了其在復雜環境中的適應能力；4）該裝置缺乏對作業人員狀態的實時監測和反饋機制，限制了其在動態環境中的應用效果。
技術實現思路
1、為了至少解決現有技術存在的上述問題之一，本專利技術提供基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼。
2、本專利技術提供的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，包括傳感-驅動手套和驅動器；
3、傳感-驅動手套包括指套、手掌部、人工肌肉傳感器、驅動拉索和壓力傳感器，指套用于穿戴在手指上；人工肌肉傳感器的兩端分別連接指套和手掌部，人工肌肉傳感器用于感知穿戴者的手部彎曲形態；驅動拉索繞設在指套上并穿過手掌部，且驅動拉索穿出手掌部的端部與驅動器連接；壓力傳感器設置在手掌部，用于檢測穿戴者手部抓握時的壓力值；
4、驅動器包括機架以及設置在機架上的驅動電機、第一驅動人工肌肉、驅動滑塊、復位彈簧、繩索、儲能彈簧、鎖緊滑塊和第二驅動人工肌肉；第一驅動人工肌肉的兩端分別與驅動電機的輸出端和驅動滑塊連接；復位彈簧設置在驅動滑塊與機架之間；在機架上且位于復位彈簧、第一驅動人工肌肉和驅動滑塊的下方開設有滑道，儲能彈簧、鎖緊滑塊和第二驅動人工肌肉均位于滑道內，驅動滑塊和鎖緊滑塊之間通過所述繩索連接，儲能彈簧的兩端分別連接機架和鎖緊滑塊，第二驅動人工肌肉的一端與鎖緊滑塊連接，另一端伸出滑道與驅動拉索連接。
5、進一步地，傳感-驅動手套還包括限位指環，限位指環位于指套和手掌部之間，且限位指環上設置有人工肌肉限位孔和驅動拉索限位孔以分別供人工肌肉傳感器和驅動拉索穿過。
6、進一步地，所述限位指環上留有缺口。
7、進一步地，手掌部上開設有驅動拉索限位通孔，驅動拉索限位通孔內設置有管件，驅動拉索從管件內穿過手掌部。
8、進一步地，所述指套可以有3個，包括拇指套、食指套和中指套，拇指套、食指套和中指套分別通過相應設置的人工肌肉傳感器與手掌部連接，且拇指套、食指套和中指套上分別繞設有驅動拉索，各驅動拉索均穿過手掌部并與驅動器連接。
9、進一步地，所述手掌部上設置有鏤空部。
10、進一步地，所述驅動器還包括能量釋放開關和儲能開關，能量釋放開關和儲能開關均包括開關本體和設置在開關本體上的突出部，開關本體鉸接在機架上，突出部能突出位于滑道內，開關本體上設置有突出部的一側能向機架外轉動以使突出部退出滑道。
11、進一步地，能量釋放開關和儲能開關上均設置有連接座，兩連接座之間通過彈性件連接。
12、進一步地，所述驅動器還包括限位開關電機，所述限位開關電機的輸出端設置有撥動塊，所述撥動塊能夠與能量釋放開關和儲能開關的開關本體未設置有突出部的一側接觸并施加壓力以使開關本體發生轉動。
13、進一步地，所述傳感-驅動手套和驅動器上均設置有綁帶。
14、與現有技術相比，本專利技術至少能夠實現以下有益效果：
15、（1）本專利技術所提供的外骨骼結構簡單，操作和維護均很簡便。
16、（2）本專利技術可以通過驅動器來進行主動鎖緊，具備主動防墜落功能，并使用傳感-驅動手套和驅動器的雙驅動模式，能夠保證外骨骼響應速度和抓握的安全性。
17、（3）本專利技術通過設置人工肌肉傳感器和壓力傳感器，可以從更多的維度獲得手部抓握信息，并通過人工肌肉實現驅感同源，降低了系統復雜度。
18、（4）本專利技術通過采用柔性驅動來降低外骨骼的整體剛度。
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1.基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，包括傳感-驅動手套和驅動器；
2.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，傳感-驅動手套還包括限位指環，限位指環位于指套和手掌部之間，且限位指環上設置有人工肌肉限位孔和驅動拉索限位孔以分別供人工肌肉傳感器和驅動拉索穿過。
3.根據權利要求2所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述限位指環上留有缺口。
4.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，手掌部上開設有驅動拉索限位通孔，驅動拉索限位通孔內設置有管件，?驅動拉索從管件內穿過手掌部。
5.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述指套包括拇指套、食指套和中指套，拇指套、食指套和中指套分別通過相應設置的人工肌肉傳感器與手掌部連接，且拇指套、食指套和中指套上均繞設有驅動拉索，各驅動拉索均穿過手掌部并與驅動器連接。
6.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述手掌部上設置有鏤空部
7.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述驅動器還包括能量釋放開關和儲能開關，能量釋放開關和儲能開關均包括開關本體和設置在開關本體上的突出部，開關本體鉸接在機架上，突出部能突出位于滑道內，開關本體上設置有突出部的一側能向機架外轉動以使突出部退出滑道。
8.根據權利要求7所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，能量釋放開關和儲能開關上均設置有連接座，兩連接座之間通過彈性件連接。
9.根據權利要求7所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述驅動器還包括限位開關電機，所述限位開關電機的輸出端設置有撥動塊，所述撥動塊能夠與能量釋放開關和儲能開關的開關本體未設置有突出部的一側接觸并施加壓力以使開關本體發生轉動。
10.根據權利要求1-9任一所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述傳感-驅動手套和驅動器上均設置有綁帶。
...【技術特征摘要】
1.基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，包括傳感-驅動手套和驅動器；
2.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，傳感-驅動手套還包括限位指環，限位指環位于指套和手掌部之間，且限位指環上設置有人工肌肉限位孔和驅動拉索限位孔以分別供人工肌肉傳感器和驅動拉索穿過。
3.根據權利要求2所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述限位指環上留有缺口。
4.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，手掌部上開設有驅動拉索限位通孔，驅動拉索限位通孔內設置有管件，?驅動拉索從管件內穿過手掌部。
5.根據權利要求1所述的基于驅感同源人工肌肉的手-臂部外骨骼，其特征在于，所述指套包括拇指套、食指套和中指套，拇指套、食指套和中指套分別通過相應設置的人工肌肉傳感器與手掌部連接，且拇指套、食指套和中指套上均繞設有驅動拉索，各驅動拉索均穿過手掌部并與驅動器連接。
6.根據權利要求1所述的基于驅...
【專利技術屬性】
技術研發人員：周奕彤，陳祖元，郭泰銘，黎陽，
申請(專利權)人：華南理工大學，
類型：發明
國別省市：
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