本技术提供了基于驱感同源人工肌肉的手‑臂部外骨骼,其包括传感‑驱动手套和驱动器;传感‑驱动手套包括指套、手掌部、人工肌肉传感器、驱动拉索和压力传感器;驱动器包括设置在机架上的驱动电机、第一驱动人工肌肉、驱动滑块、复位弹簧、绳索、储能弹簧、锁紧滑块、和第二驱动人工肌肉;第一驱动人工肌肉的两端分别与驱动电机的输出端和驱动滑块连接;复位弹簧设置在驱动滑块与机架之间;在机架上设有滑道,储能弹簧、锁紧滑块和第二驱动人工肌肉均位于滑道内,驱动滑块和锁紧滑块之间通过绳索连接,储能弹簧连接机架和锁紧滑块,第二驱动人工肌肉与锁紧滑块、驱动拉索连接。本发明通过驱动器来驱动传感‑驱动手套,实现对手部的主动锁紧。
背景技术
现有高压电网检修方式为攀爬高压电塔,以三点或四点支撑(两脚及至少一手在梯上),但攀爬过程中由于疲劳及注意力降低,容易导致双手同时松脱(两点支撑),造成坠落。目前的防坠落装置主要是固定型防坠落装置,由滑动装置、自锁装置、连接环、安全钩等几部分构成,并利用物理原理实现自锁。工人一旦发生坠落,仅仅通过这种由防坠器(安全绳)与固定轨道组合的安全装置将工人拉住并悬于空中,但由于安全绳往往长度较长,且轨道表面防腐镀层会被环境逐渐破坏,导致防坠器发生卡阻等情况,会使工人在坠落的过程中发生晃动,在摆荡的过程中可能撞到高压塔。
高空作业人员在杆塔等设备上徒手攀爬作业具有以下缺点:1.攀爬高度较高、作业危险性大,手部缺少后备保险,一旦手部松脱则会引发坠落;2.连续攀爬作业对工人体力消耗较大,连续作业导致手部握力及耐久力大幅降低,作业效率低。因此,辅助检修工人攀爬的手部外骨骼研发有着重要意义。
中国发明专利文献CN118846479A公开的“一种电网用辅助攀登外骨骼机器人”,包括背杆、肩杆、大臂连杆、大臂绑带、大臂板、助力电机、传力连接板、攀登机械臂和对接器。该外骨骼的主要特点是通过人体下坠力让外轮圈伸长,从而锁紧攀登机械臂与电线杆,阻止下坠。但其仍存在以下缺点:1)该外骨骼机器人由多个机械部件组成,大大增加设备的复杂性,加大操作和维护的难度;2)设备的重量可能会影响工人的灵活性和舒适度,尤其是在长时间使用的情况下;3)该外骨骼机器人没有主动防坠落功能,只能依靠人体的下坠力,让弹簧与被动的刚性部件机械配合防坠落,防坠落驱动器单一且只能被动驱动;4)该系统缺少主动的感知功能,可靠性较差。
中国发明专利文献CN118649371A公开的“一种电力铁塔用防坠落装置”,解决了钢丝绳受环境影响,整体强度降低的问题。该装置的主要特点是当锁紧块受到坠落时的向下拉力时,锥形段能够配合弹簧,向中心聚拢并紧锁安全绳。坠落时,安全绳对锁紧块的摩擦力方向改变,导致锁紧块聚拢并锁紧,阻止壳体下滑。但其仍存在以下缺点:1)装置的结构可能限制作业人员的活动自由度,尤其是在进行复杂操作时,可能会造成不便,影响工作效率;2)该装置主要依赖于锁紧块在作业人员坠落时的被动反应,缺乏主动防护机制;3)防坠落主要依赖于机械结构的滑动和重力作用,限制了其在复杂环境中的适应能力;4)该装置缺乏对作业人员状态的实时监测和反馈机制,限制了其在动态环境中的应用效果。
实现思路