(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210771462.8 (22)申请日 2022.06.30 (71)申请人 中国农业科 学院都市农业研究所 地址 610020 四川省成 都市天府新区兴隆 街道蜡梓东 街36号 申请人 成都农业科技职业学院 (72)发明人 马伟　张梅　杨其长　 (74)专利代理 机构 北京开阳星知识产权代理有 限公司 1 1710 专利代理师 谢子奇 (51)Int.Cl. B25J 9/00(2006.01) B25J 19/02(2006.01) B25J 9/16(2006.01) (54)发明名称 一种农业外骨骼机 器人装置及方法 (57)摘要 本公开涉及农用外骨骼 技术领域， 尤其是涉 及一种农业外骨骼机器人装置及方法。 本公开提 供了一种农业外骨骼机器人装置包括躯干外骨 骼单元、 下肢外骨骼单元以及应力控制处理装 置， 躯干外骨骼单元和下肢外骨骼单元分别用于 穿戴于用户的躯干和下肢上， 躯干外骨骼单元通 过关节付与下肢外骨骼单元连接， 关节付用于在 用户下肢的屈曲运动时提供助力； 应力控制处理 装置用于接收人体运动变化并转化为运动信号 发送至控制处理装置； 控制处理装置用于调节驱 动装置的输出扭矩。 本公开通过关节 付连接躯干 外骨骼单元和下肢外骨骼单元形成运动助力， 应 力控制处理装置能够识别人体的运动强度实现 调节关节 付的助力大小， 满足用户在农业作业时 的外助力需求。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115070733 A 2022.09.20 CN 115070733 A 1.一种农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 包括躯干外骨骼单元(1)、 下肢外骨骼单 元(2)以及应力控制处理装置(3)， 所述躯干外骨骼单元(1)和下肢外骨骼单元(2)分别用于 穿戴在用户的躯干和下肢 上， 所述躯干外骨骼单元(1)通过关节 付(4)与所述下肢外骨骼单 元(2)连接， 其中， 所述关节付(4)用于在用户下肢的屈曲运动时提供助力， 所述关节付(4)包括转动部和 驱动装置(41)， 所述转动部包括主动齿轮(A)和从动齿轮(B)， 所述主动齿轮(A)设置在所述 关节付(4)内， 所述从动齿轮(B)设置在所述下肢外骨骼单元(2)内， 且所述主动齿轮(A)与 所述从动齿轮(B)啮合连接； 所述驱动装置(41)与所述主动齿轮(A)连接， 且驱动所述主动齿轮(A)转动； 所述应力控制处理装置(3)包括感应装置(31)和控制处理装置(32)， 所述感应装置 (31)设置在穿戴在 对应人体颈部， 所述感应装置用于接收人体颈部变化并转化为运动信号 发送至所述控制处理装置(32)； 所述控制处理装置(32)与所述感应装置(31)连接， 且所述 控制处理装置(32)用于调节所述所述驱动装置(41)的输出 扭矩。 2.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述关节付(4)还设置 有辅助助力件， 所述辅助助力件包括第一弹性连接杆(C)和第一压缩弹簧(D)， 所述第一弹 性连接杆(C)一端设置在所述关节 付(4)， 另一端设置在所述下肢外骨骼单元(2)内， 所述第 一压缩弹簧(D)设置在所述关节付(4)内， 且所述第一压缩弹簧(D)抵接在所述第一弹性连 接杆(C)与所述关节付(4)靠 近所述下肢外骨骼单 元(2)的内壁之间。 3.根据权利要求2所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述第 一压缩弹簧的形 变量为5.2cm， 力矩为93kg。 4.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述躯干外骨骼单元结 构(1)包括主体(11)和腰护带(12)， 所述主体(11)对应人体脊柱的区域， 所述腰护带(12)与 所述主体(1 1)连接， 且所述腰护带(12)用于将所述主体(1 1)固定在用户躯 干上。 5.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述感应装置(31)包括 颈部项圈(E)和力传感器(F)， 所述力传感器(F)数量为四个且设置在颈部项圈(E)的内壁 上， 两个所述力传感器(F)设置在后颈部， 另外两个所述力传感器(F)分别设置在人体颈部 的两侧， 所述力 传感器(F)通过电缆与所述控制处理装置连接， 所述控制处理装置(32)设置 在所述躯 干外骨骼单 元(1)上。 6.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述下肢外骨骼单元 (2)包括大腿外骨骼(21)和小腿外骨骼(23)， 所述大腿外骨骼(21)通过膝关节助力件(22) 与所述小腿外骨骼(23)连接， 所述膝关节助力件(22)包括第二弹性连接杆(G)和第二压缩 弹簧(H)， 所述第二弹性连接杆(G)一端设置在所述大腿外骨骼(21)内， 另一端设置所述小 腿外骨骼(23)内， 所述第二压缩弹簧(H)设置在所述膝关节助力件(22)内， 且 所述第二压缩 弹簧(H)抵接在所述第二弹性连接杆(G)与所述膝盖外助力件(22)靠近所述下肢外骨骼单 元(2)的内壁之间， 所述膝关节助力件(22)用于在所述大腿外骨骼(21)和所述小腿外骨骼 (23)相对屈曲时提供助力。 7.根据权利要求6所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述膝关节助力件(22) 为旋转电磁铁 。 8.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述躯干外骨骼单元权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115070733 A 2(1)设置有存储器， 所述存储器与所述 感应装置连接， 且 所述存储器用于存取特定的农业作 业时的控制信号以及所述控制信号对应的所述驱动装置(41)的输出 扭力。 9.根据权利要求1所述的农业外骨骼机器人装置， 其特征在于， 所述躯干外骨骼单元 (1)设置有储物篮。 10.一种权利要求1至9任一项所述的农业外骨骼机器人装置的使用方法， 其特征在于， 包括以下步骤， 步骤一： 通过用户原地跳跃10次设定所述关节付(4)的外助力值； 步骤二： 在用户采摘的过程中， 用户原地跳跃3次， 可改变外助力值大小； 步骤三； 在所述步骤一和所述步骤二确定外助力值后， 用户通过低头的动作触发后颈 部的所述力传感器(F)， 所述关节付(4)开启助力。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115070733 A 3