CN107669442A - 一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，包括背包、背部宽度调节装置、肩关节机构、上臂长度调节装置、肘关节机构、前臂长度调节装置、腕关节机构。驱动控制***置于背包之中，背部宽度调节装置与背包外壳连接，肩关节机构与背部宽度调节装置连接，上臂长度调节装置将肩关节机构和肘关节机构相连，前臂长度调节装置将肘关节与腕关节相连。本发明将柔性驱动器与绳驱传动结合，使得机器人运动柔顺、结构简洁紧凑、关节轻便；共包含4个主动自由度，2个被动自由度，可以很好的拟合人体上肢生理结构；在背部、上臂、前臂处均设有长度调节结构，使得机器人可以适应不同使用者的尺寸，更具可穿戴性。本发明可在康复训练及助力等方面应用推广。

Description

一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人
技术领域
本发明属于人体辅助机器人领域，涉及一种上肢外骨骼机器人，具体是一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人。
背景技术
随着人口老龄化加速，对于助老助残型机器人的需求快速增长，而人体上肢在日常生活中十分重要，需要助力或者训练。外骨骼机器人凭借可有效解决人体运动功能障碍，带动使用者进行日常运动或为人体提供一部分助力等优势，近年来广受关注。
相较于国外成熟的上肢外骨骼机器人技术，国内的研究起步晚、水平相对落后，少有成功的商业化产品，主要存在柔性不足，肩关节结构简化，可穿戴性较差等问题。
经对现有技术文献的检索发现，中国发明专利申请号201510103109.2，该技术公开了一种外骨骼可穿戴式上肢康复机器人，主要包括肩关节、肘关节、腕关节及手部外骨骼结构四部分，其中肩关节不考虑旋内/旋外自由度，是一个两自由度的关节，限制了上肢外骨骼机器人的工作空间。驱动方式采用盘式电机和谐波减速器直接放置在关节上，使得各关节质量增大，削弱了其带负载能力。
中国专利申请号201320559244.4，该技术公开了一种气动肌肉驱动的上肢外骨骼助力机构，包括背部支架、肩关节、肘关节三个部分，其中肩关节结构尽管具有与人体类似的三个自由度，但事实上只有屈/伸自由度可以实现主动驱动。该设计使用了气动肌肉+绳驱进行驱动，使得外骨骼运动具有柔性，且减小了各个关节处的重量，但气压驱动易受环境影响，位置控制不精确且能量效率低。
发明内容
本发明旨在针对上述现有技术的不足，开发一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人。核心是开发一种具有运动柔性且仿生性较强的上肢机器人结构。
根据人体上肢运动机理知，人体上肢由肩部、上臂、前臂和手掌四部分组成，由肩关节、肘关节、腕关节、指关节将各部分连接。其中肩关节主要有外展/内收、旋内/旋外、屈/伸三种运动，是一个3自由度球铰关节；肘关节主要为屈/伸运动，是一个单自由度铰链关节；腕关节主要有旋内/旋外、外展/内收、屈/伸三种运动，是一个单自由度环轴关节和双自由度踝状关节的组合。为与人体上肢运动匹配，机器人在肩关节设置3个主动自由度，肘关节设置1个主动自由度，腕关节设置2个被动自由度。
此外，本发明采用柔性驱动器+绳驱传动结合，开发一种柔性驱动方式，其中柔性驱动器选用串联弹性驱动器，是在刚性驱动动力源与负载之间串联入弹簧以获得一定柔性，绳驱选用鲍登线式，鲍登线的钢丝绳也具有一定的柔性，二者结合，可使机器人运动柔顺，抗冲击载荷，保证使用者的安全；绳驱传动可将驱动器与机器人的肩关节、肘关节分开，通过钢丝绳过渡，传递动力，驱动器以及控制***放入背包中，结构紧凑轻便，穿戴方便。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：包括背包、肩关节机构、上臂、肘关节机构和前臂，所述背包包括背包外壳，背包外壳内设有多个驱动器和与驱动器动力传动相连的绕线盘，所述肩关节机构为一个六连杆机构，其包括背部连接块、第一基座、第一主杆、第一副杆、第二主杆、第二副杆和第二基座，所述背部连接块通过连接装置安装在背包外壳上，背部连接块上设有与之固连的第一肩关节轴，第一基座一端通过轴承安装在第一肩关节轴上，第一基座上还固连有与第一肩关节轴同轴设置的第一肩关节绕线盘，第一基座另一端设有固定的第二肩关节轴，第一主杆一端通过轴承安装在第二肩关节轴上，第一主杆上还固连有与第二肩关节轴同轴设置的第二肩关节绕线盘，第一主杆另一端通过销轴与第二主杆一端相连，第二主杆另一端与第二基座一端铰接相连，第二基座另一端设有固定的第三肩关节轴，第一副杆两端分别与第一基座和第二主杆铰接相连，第二副杆两端分别与第一主杆和第二基座铰接相连，第一副杆和第二副杆交错设置，分别与相应的第一主杆和第二主杆形成平行四边形；上臂一端通过轴承安装在第三肩关节轴上，上臂上还固定设有与第三肩关节轴同轴设置的第三肩关节绕线盘，上臂另一端通过肘关节机构与前臂相连，所述前臂前端设有腕关节机构；三个肩关节绕线盘分别通过绳驱与背包外壳内相应的绕线盘相连。
作为改进，三个肩关节绕线盘分别设有与之固定相连且用于测角度位移的编码器。
作为改进，所述连接装置为背部宽度调节装置，其包括背部基座、背部壳、背部滑块，调节杆、弹簧和手轮，所述背部壳一端通过背部基座固定在背包外壳上，背部基座上设有螺纹通孔，调节杆设于背部壳内，所述调节杆左端为与螺纹通孔匹配的螺纹杆，其中部为光杆，背部滑块可自由滑动的套在调节杆中部的光杆上，手轮固定安装在调节杆右端，背部滑块两端的调节杆上分别套有两个相同的弹簧，通过两个弹簧使得背部滑块趋于调节杆上居中位置，肩关节机构的背部连接块通过背部壳侧面开的槽孔与背部滑块固定相连。
作为改进，所述背部滑块两侧设有对称设置的螺杆滑轮，背部壳两侧分别设有供螺杆滑轮滑动的导槽。
作为改进，所述上臂包括第一上臂板、第二上臂板和将两者相连的上臂长度调节装置，所述上臂长度调节装置包括上臂壳以及设于上臂壳内的上臂连杆、上臂锁紧滑块和上臂锁紧扳手，上臂壳固定安装在第一上臂板下部，所述上臂连杆固定安装在第一上臂板的端部，上臂锁紧滑块与上臂连杆组成滑块导轨结构，第二上臂板上端与上臂锁紧滑块固定相连，上臂锁紧滑块一侧开有弹性压紧的缝隙，上臂锁紧滑块设有垂直穿过弹性压紧缝隙的螺孔，上臂锁紧扳手由相互垂直设置的螺杆和手柄组成，螺杆通过上臂锁紧滑块上螺孔配合，通过螺杆与螺孔的旋入旋出配合，使得上臂锁紧滑块与上臂连杆相对位置锁定或解锁，上臂壳上设有供上臂锁紧扳手随着上臂锁紧滑块上下滑动的滑槽。
作为改进，所述肘关节机构包括肘关节轴、肘关节绕线盘和编码器，所述肘关节轴固定安装在第二上臂板下部，前臂和肘关节绕线盘通过轴承安装肘关节轴上，且前臂和肘关节绕线盘固定相连，编码器固定在肘关节绕线盘上，肘关节绕线盘通过绳驱与背包外壳内相应的绕线盘相连。
作为改进，所述第二上臂板下部和前臂相对面分别设有限制两者相对旋转角度的限位块。
作为改进，所述前臂包括第一前臂板、第二前臂板和将两者相连的前臂长度调节装置，所述前臂长度调节装置包括前臂壳以及设于前臂壳内的前臂连杆、前臂锁紧滑块和前臂锁紧扳手，前臂壳固定安装在第一前臂板下部，所述前臂连杆固定安装在第一前臂板的端部，前臂锁紧滑块与前臂连杆组成滑块导轨结构，第二前臂板上端与前臂锁紧滑块固定相连，前臂锁紧滑块和前臂锁紧扳手安装方式和结构与上臂锁紧滑块和上臂锁紧扳手安装方式和结构完全一样。
作为改进，所述腕关节机构包括腕关节外环、腕关节滑块、腕关节内环和握杆，腕关节外环固定安装在第二前臂板前端，所述腕关节外环内侧设有与其弧形一样的滑动槽，腕关节滑块设于滑动槽内，腕关节内环外侧通过连接件与腕关节滑块相连，所述握杆通过腕关节连杆安装在腕关节内环内侧一端。
优选的，所述背部连接块和第一基座、第二基座和第一上臂板、第一前臂板和第二上臂板相对面上均有限位块，第一基座和第一主杆外侧均具有限位面，实现肩关节各自由度角度限位。
优选的，所述外骨骼机器人通过背部绑带、上臂两个交错的半柔性连接套、腕部半柔性连接套、腕部握杆与使用者连接，并且连接部位均有多孔衬垫，保证了所述外骨骼机器人的可穿戴性，且使得其穿戴更舒适。
优选的，在各个轴处均使用双轴承传动，使得各转动关节运转平稳，摩擦小。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1)选用柔性驱动器+绳驱传动结合，使得上肢外骨骼机器人具有运动柔顺、结构简洁紧凑、质量轻。
2)上肢外骨骼机器人在肩关节设置3个主动自由度，肘关节设置1个主动自由度，腕关节设置2个被动自由度，且各个自由度的运动范围进行了合理的分配和限制，可以很好的拟合人体上肢生理结构。
3)选用六连杆机构将肩关节旋内/旋外自由度对应转轴虚化，让出人体肩部上方的空间，避免机器人与人体头颈发生碰撞，保证使用者安全，并且使机器人具有较大工作空间。
4)在背部、上臂、前臂处均设有长度调节结构，可实现无级调节，使得机器人可以适应不同使用者的尺寸，更具可穿戴性。
附图说明
图1是本发明的整体示意图；
图2是本发明的前侧整体示意图；
图3是背包内部结构示意图；
图4是背部宽度调节装置示意图；
图5是肩关节机构示意图；
图6是肩关节机构俯视图；
图7是上臂和前臂装配示意图；
图8是上臂分解示意图；
图9是肘关节机构***示意图；
图10是前臂分解示意图；
图11是腕关节机构***示意图；
图12是六连杆机构结构原理图。
Ⅰ-背包，Ⅱ-背部宽度调节装置，Ⅲ-肩关节机构，Ⅳ-上臂长度调节装置，Ⅴ-肘关节机构，Ⅵ-前臂长度调节装置，Ⅶ-腕关节机构，1-背包外壳，2-电池，3-控制板，4-驱动器固定板，5-鲍登线，6-绳驱固定座，7-绕线盘，8-直流伺服电机，9-串联弹性驱动器，10-编码器固定架，11-驱动器编码器，12-背部基座，13-背部挡块，14-第一背部壳，15-第一螺杆滑轮，16-背部滑块，17-弹簧，18-梅花扳手，19-调节杆，20-第二螺杆滑轮，21-背部连接块，22-第二背部壳，23-第一肩关节轴，24-第一基座，25-第一肩关节绕线盘，26-编码器，27-第一主杆，28-第二肩关节绕线盘，29-第二肩关节轴，30-第一主轴，31-第二主杆，32-第二副杆，33-第一副轴，34-第二主轴，35-第二基座，36-第一上臂板，37-第三肩关节轴，38-第三肩关节绕线盘，39-第二副轴，40-第一副杆，41-第一上臂壳，42-第二上臂板，43-上臂连杆，44-上臂锁紧滑块，45-第二上臂壳，46-上臂锁紧扳手，47-肘关节轴，48-肘关节挡边轴承，49-第一前臂板，50-肘关节卡簧，51-肘关节绕线盘，52-第一前臂壳，53-第二前臂板，54-前臂连杆，55-前臂锁紧滑块，56-第二前臂壳，57-前臂锁紧扳手，58-腕关节外环，59-腕关节外环挡块，60-腕关节滑块，61-腕关节连接块，62-腕关节内环，63-腕关节连杆，64-腕关节卡簧，65-端盖，66-握杆轴承，67-腕关节轴，68-握杆。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1和图2所示，本发明的机器人包括背包Ⅰ、背部宽度调节装置Ⅱ、肩关节机构Ⅲ、上臂长度调节装置Ⅳ、肘关节机构Ⅴ、前臂长度调节装置Ⅵ、腕关节机构Ⅶ。
如图3所示，本发明的背包Ⅰ包括背包外壳1、电池2、控制板3、驱动器固定板4、鲍登线5、绳驱固定座6、绕线盘)、直流伺服电机8、串联弹性驱动器9、编码器固定架10、驱动器编码器11。
整个背包Ⅰ分为3层，最下一层为电池2，第二层为控制板3及驱动器固定板4，最上一层为串联弹性驱动器9和绕线盘7、鲍登线5、绳驱固定座10等构成绳驱传动的零件。直流伺服电机8为机器人的动力源，而串联弹性驱动器9通过内外套筒的相对转动产生输出角位移，绕线盘7与串联弹性驱动器9内套筒的尾部通过螺钉固定，故直流伺服电机8带动串联弹性驱动器9内套筒转动，从而带动与内套筒固定的绕线盘7转动，不同的绕线盘7通过鲍登线5过渡，带动相应的肩关节绕线盘和肘关节绕线盘转动从而带动关节转动，实现驱动。
如图4所示，本发明的所述背部宽度调节装置Ⅱ包括背部基座12、背部壳、背部滑块16，调节杆19、弹簧17和手轮，所述背部壳由第一背部壳14和第二背部壳22通过螺栓相连组成，背部壳一端通过背部基座12固定在背包外壳1上，背部基座12上设有螺纹通孔，调节杆19设于背部壳内，所述调节杆19左端为与螺纹通孔匹配的螺纹杆，其中部为光杆，背部滑块16可自由滑动的套在调节,19中部的光杆上，本实施例中手轮为梅花扳手18，手轮固定安装在调节杆19右端，背部滑块16两端的调节杆19上分别套有两个相同的弹簧17，通过两个弹簧17使得背部滑块16趋于调节杆19上居中位置，肩关节机构Ⅲ的背部连接块21通过背部壳侧面开的槽孔与背部滑块16固定相连；
调整梅花扳手18可以使得调节杆19在背部基座12的螺纹通孔旋入旋出，从而调整背部滑块16与背部基座12的相对距离，进而调整肩关节机构Ⅲ相对于背包的距离也就是背部宽度调节，当调节杆19与背部基座12相对距离固定后，即背部宽度确定后，背部滑块16在调节杆19中部左右小范围滑动，可使肩关节外展/内收自由度对应转轴随人体运动左右微幅调节。
如图5和图6所示，本发明的所述肩关节机构Ⅲ为一个六连杆机构，其包括背部连接块21、第一基座24、第一主杆27、第一副杆40、第二主杆31、第二副杆32和第二基座35，所述背部连接块21通过连接件安装在背部宽度调节装置Ⅱ的背部滑块16上，背部连接块21上设有与之固连的第一肩关节轴23，第一基座24一端通过轴承安装在第一肩关节轴23上，第一基座24上还固连有与第一肩关节轴23同轴设置的第一肩关节绕线盘25，第一肩关节绕线盘25上设有与之通过螺钉固定相连的编码器26，用于可实现对肩关节外展/内收自由度的驱动和角位移测量；第一基座24另一端设有固定的第二肩关节轴29，第一主杆27一端通过轴承安装在第二肩关节轴29上，第一主杆27上还固连有与第二肩关节轴29同轴设置的第二肩关节绕线盘28，第二肩关节绕线盘28上设有与之通过螺钉固定相连的编码器26，可实现对肩关节旋内/旋外自由度的驱动和角位移测量；第一主杆27另一端通过第一主轴30与第二主杆31一端铰接相连，第二主杆31另一端通过第二主轴34与第二基座35一端铰接相连，第二基座35另一端设有固定的第三肩关节轴37，第一副杆40两端分别通过第一副轴33与第一基座24和第二主杆31铰接相连，第二副杆32两端分别通过第二副轴39与第一主杆27和第二基座35铰接相连，第一副杆40和第二副杆32交错设置，分别与相应的第一主杆27和第二主杆31形成平行四边形；第一上臂板36上端通过轴承安装在第三肩关节轴37上，第一上臂板36上还通过螺钉固定连接有与第三肩关节轴37同轴设置的第三肩关节绕线盘38，第三肩关节绕线盘38上设有与之通过螺钉固定相连的编码器26，可实现对肩关节屈/伸自由度的驱动和角位移测量；第一肩关节绕线盘25、第二肩关节绕线盘28和第三肩关节绕线盘38分别通过鲍登线5与背包外壳内相应的绕线盘相连，三个肩关节绕线盘分别设有与之固定相连且用于测角度位移的编码器26。
背部连接块21和第一基座24相对面上、第二基座35和第一上臂板36相对面上均有限位块，第一基座24和第一主杆27外侧均具有限位面，可实现肩关节各自由度角度限位。
由于肩关节机构Ⅲ为一个六连杆机构的特性，可以使得第一肩关节轴23和第三肩关节轴37轴线交点O处于一个稳定的位置，六连杆机构运动过程中，第一肩关节轴23和第三肩关节轴37始终绕交点O转动，以下为对本发明采用的六连杆机构原理说明：
旋内/旋外自由度是肩关节设计的重点，本设计选用六连杆机构实现其对应转轴的虚化。如图12所示轴A1、轴A2分别为屈/伸、外展/内收两个自由度对应的转轴。由平行重合等几何约束可使轴A11、轴A2的交点固定，图12中，BD对应第一主杆27，DF对应第二主杆31，AE对应第一副杆40，CG对应第二副杆32，轴A1对应第一肩关节轴23，轴A2对应第三肩关节轴37。
将连杆AB作为机架，对此六连杆机构进行自由度计算，共有5个活动件、7个转动副，带入平面机构自由度计算公式
F＝3n-(2p1+ph)
式中：F为平面机构自由度个数，n为活动构件个数，p1为低副个数，ph为高副个数。
得此六连杆的自由度为1，故其具有固定的运动。因此，当连杆BD绕B点转动时，轴A2将相对于轴A1绕垂直于纸面过O点的转轴转动，即可实现旋内/旋外自由度的转轴虚化。为使机构更加美观，将连杆用弧状杆代替。
如图8所示，本发明所述上臂包括第一上臂板36、第二上臂板42和将两者相连的上臂长度调节装置Ⅳ，所述上臂长度调节装置Ⅳ包括上臂壳以及设于上臂壳内的上臂连杆43、上臂锁紧滑块44和上臂锁紧扳手46，所述上臂壳由第一上臂壳41和第二上臂壳45通过螺钉相连组成，上臂壳通过螺钉固定安装在第一上臂板36下部，所述上臂连杆43通过螺纹螺孔固定安装在第一上臂板36的端部，上臂锁紧滑块44与上臂连杆43组成滑块导轨结构，第二上臂板42上端与上臂锁紧滑块44固定相连，上臂锁紧滑块44一侧开有弹性压紧的缝隙，上臂锁紧滑块44设有垂直穿过弹性压紧缝隙的螺孔，上臂锁紧扳手46由相互垂直设置的螺杆和手柄组成，螺杆通过上臂锁紧滑块44上螺孔配合，通过螺杆与螺孔的旋入旋出配合，使得上臂锁紧滑块44与上臂连杆43相对位置锁定或解锁，上臂壳上设有供上臂锁紧扳手46随着上臂锁紧滑块44上下滑动的滑槽。上臂锁紧滑块44通过旋松或旋紧上臂锁紧扳手46可在上臂连杆43上滑动或锁紧，故上臂长度可以随人体尺寸进行调节。
如图9所示，本发明的肘关节机构Ⅴ包括肘关节轴47、第二上臂板42、肘关节挡边轴承48、第一前臂板49、肘关节卡簧50、肘关节绕线盘51、编码器26。
其中，第一前臂板49和第二上臂板42通过肘关节轴47与肘关节挡边轴承48连接，肘关节轴47的一端与第二上臂板42通过螺钉连接固定，第一前臂板49可绕肘关节轴47相对转动。第一前臂板49和肘关节绕线盘51、肘关节绕线盘51和编码器26通过螺钉连接，可实现对肘关节屈/伸自由度的驱动和角位移测量，第一前臂板49和第二上臂板42相对面上均有限位块，可实现肘关节角度限位，肘关节绕线盘51通过鲍登线5与背包外壳1内相应的绕线盘相连，通过背包外壳1内与绕线盘相连的驱动器驱动肘关节绕线盘51旋转，从而实现对肘关节屈/伸动作。
如图10所示，本发明前臂包括第一前臂板49、第二前臂板53和将两者相连的前臂长度调节装置Ⅵ，所述前臂长度调节装置Ⅵ包括前臂连杆54、前臂锁紧滑块55、前臂锁紧扳手57以及前臂壳，所述前臂壳由第一前臂壳52和第二前臂壳56通过螺钉相连组成。
其中前臂连杆54通过螺纹与第一前臂板49下端部连接，前臂锁紧滑块55与第二前臂板53通过螺钉固定相连，前臂壳与第一前臂板49通过螺钉固定相连，前臂锁紧滑块55与上臂锁紧滑块44的结构和安装方式完全一样，通过旋松或旋紧前臂锁紧扳手57，前臂锁紧滑块55可在前臂连杆54上滑动或锁紧，故前臂长度可以随人体尺寸进行调节。
如图11所示，本发明的腕关节机构Ⅶ腕关节外环58、腕关节外环挡块59、腕关节滑块60、腕关节连接块61、腕关节内环62、腕关节连杆63、腕关节卡簧64、端盖65、握杆轴承66、腕关节轴67和握杆68。
其中，腕关节外环58外侧中部通过螺钉固定安装在第二前臂板53前端，腕关节外环58内侧设有与其弧形一样的滑动槽，腕关节滑块60可在腕关节外环58的滑动槽内滑动，腕关节滑块60通过腕关节连接块61和腕关节内环62外侧中部连接，腕关节内环62可相对腕关节外环58转动，即可实现腕关节被动旋内/旋外运动；腕关节连杆63和腕关节内环62一端通过螺钉连接，腕关节连杆63和握杆68通过腕关节轴67和握杆轴承66连接，腕关节轴67的一端通过螺钉与腕关节连杆63固定，握杆68可相对腕关节连杆63转动，即可实现腕关节被动屈/伸运动。

Claims (10)

1.一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：包括背包、肩关节机构、上臂、肘关节机构和前臂，所述背包包括背包外壳，背包外壳内设有多个驱动器和与驱动器动力传动相连的绕线盘，所述肩关节机构为一个六连杆机构，其包括背部连接块、第一基座、第一主杆、第一副杆、第二主杆、第二副杆和第二基座，所述背部连接块通过连接装置安装在背包外壳上，背部连接块上设有与之固连的第一肩关节轴，第一基座一端通过轴承安装在第一肩关节轴上，第一基座上还固连有与第一肩关节轴同轴设置的第一肩关节绕线盘，第一基座另一端设有固定的第二肩关节轴，第一主杆一端通过轴承安装在第二肩关节轴上，第一主杆上还固连有与第二肩关节轴同轴设置的第二肩关节绕线盘，第一主杆另一端通过销轴与第二主杆一端相连，第二主杆另一端与第二基座一端铰接相连，第二基座另一端设有固定的第三肩关节轴，第一副杆两端分别与第一基座和第二主杆铰接相连，第二副杆两端分别与第一主杆和第二基座铰接相连，第一副杆和第二副杆交错设置，分别与相应的第一主杆和第二主杆形成平行四边形；上臂一端通过轴承安装在第三肩关节轴上，上臂上还固定设有与第三肩关节轴同轴设置的第三肩关节绕线盘，上臂另一端通过肘关节机构与前臂相连，所述前臂前端设有腕关节机构；三个肩关节绕线盘分别通过绳驱与背包外壳内相应的绕线盘相连。
2.如权利要求1所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：三个肩关节绕线盘分别设有与之固定相连且用于测角度位移的编码器。
3.如权利要求2所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述连接装置为背部宽度调节装置，其包括背部基座、背部壳、背部滑块，调节杆、弹簧和手轮，所述背部壳一端通过背部基座固定在背包外壳上，背部基座上设有螺纹通孔，调节杆设于背部壳内，所述调节杆左端为与螺纹通孔匹配的螺纹杆，其中部为光杆，背部滑块可自由滑动的套在调节杆中部的光杆上，手轮固定安装在调节杆右端，背部滑块两端的调节杆上分别套有两个相同的弹簧，通过两个弹簧使得背部滑块趋于调节杆上居中位置，肩关节机构的背部连接块通过背部壳侧面开的槽孔与背部滑块固定相连。
4.如权利要求3所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述背部滑块两侧设有对称设置的螺杆滑轮，背部壳两侧分别设有供螺杆滑轮滑动的导槽。
5.如权利要求3所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述上臂包括第一上臂板、第二上臂板和将两者相连的上臂长度调节装置，所述上臂长度调节装置包括上臂壳以及设于上臂壳内的上臂连杆、上臂锁紧滑块和上臂锁紧扳手，上臂壳固定安装在第一上臂板下部，所述上臂连杆固定安装在第一上臂板的端部，上臂锁紧滑块与上臂连杆组成滑块导轨结构，第二上臂板上端与上臂锁紧滑块固定相连，上臂锁紧滑块一侧开有弹性压紧的缝隙，上臂锁紧滑块设有垂直穿过弹性压紧缝隙的螺孔，上臂锁紧扳手由相互垂直设置的螺杆和手柄组成，螺杆通过上臂锁紧滑块上螺孔配合，通过螺杆与螺孔的旋入旋出配合，使得上臂锁紧滑块与上臂连杆相对位置锁定或解锁，上臂壳上设有供上臂锁紧扳手随着上臂锁紧滑块上下滑动的滑槽。
6.如权利要求5所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述肘关节机构包括肘关节轴、肘关节绕线盘和编码器，所述肘关节轴固定安装在第二上臂板下部，前臂和肘关节绕线盘通过轴承安装肘关节轴上，且前臂和肘关节绕线盘固定相连，编码器固定在肘关节绕线盘上，肘关节绕线盘通过绳驱与背包外壳内相应的绕线盘相连。
7.如权利要求6所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述第二上臂板下部和前臂相对面分别设有限制两者相对旋转角度的限位块。
8.如权利要求6所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述前臂包括第一前臂板、第二前臂板和将两者相连的前臂长度调节装置，所述前臂长度调节装置包括前臂壳以及设于前臂壳内的前臂连杆、前臂锁紧滑块和前臂锁紧扳手，前臂壳固定安装在第一前臂板下部，所述前臂连杆固定安装在第一前臂板的端部，前臂锁紧滑块与前臂连杆组成滑块导轨结构，第二前臂板上端与前臂锁紧滑块固定相连，前臂锁紧滑块和前臂锁紧扳手安装方式和结构与上臂锁紧滑块和上臂锁紧扳手安装方式和结构完全一样。
9.如权利要求8所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述腕关节机构包括腕关节外环、腕关节滑块、腕关节内环和握杆，腕关节外环固定安装在第二前臂板前端，所述腕关节外环内侧设有与其弧形一样的滑动槽，腕关节滑块设于滑动槽内，腕关节内环外侧通过连接件与腕关节滑块相连，所述握杆通过腕关节连杆安装在腕关节内环内侧一端。
10.如权利要求9所述的一种柔性绳驱上肢外骨骼机器人，其特征在于：所述背部连接块和第一基座之间、第二基座和第一上臂板之间以及第一前臂板和第二上臂板之间相对面上均有限位块，第一基座和第一主杆外侧均具有限位面，实现肩关节各自由度角度限位。
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