多段联动仿生外骨骼执行机械臂结构

这款多关节联动的仿生执行结构，最初的设计切入点是匹配重载作业场景下的肢体助力需求，在物流分拣、重型部件装配、野外应急作业等需要长时间持握工具、托举重物的场景中，能够替代人体上肢承担大部分载荷，降低作业人员的肌肉劳损概率。从结构布局来看，整组臂体采用分段式串联铰接设计，每一段臂节都预留了标准的铰接安装孔位，相邻臂节之间的转动副做了限位结构设计，避免运动过程中出现超程干涉，同时在铰接位置集成了弹性储能元件，能够在臂体伸展托举时存储重力势能，在臂体回收时释放能量降低驱动端的负载。

末端执行端采用快换式接口设计，可根据作业需求更换不同的作业端头，图中展示的平铲式端头适配平面物料的托举、推移作业，更换夹爪端头后即可完成异形工件的抓取操作，端头与末段臂体的连接采用定位销加锁紧螺钉的固定方式，更换过程无需复杂工具，适配现场快速换型的作业需求。臂体主体采用橄榄绿的高强度工程塑料包覆内部金属承力骨架，在保证结构强度的同时降低整体自重，底部的安装基座做了加宽处理，基座边缘的黄色标识条用于提示安装边界，基座底部预留了四个呈矩形分布的固定安装孔，可直接固定在穿戴式背架或者固定工作台的安装面上，安装孔的孔距符合通用工业安装接口标准，无需额外加工转接板即可完成装配。

设计过程中针对臂体的运动轨迹做了反复校核，每一段臂节的长度比例参考人体上肢的骨骼比例设置，保证运动轨迹与人体上肢的自然运动轨迹高度重合，穿戴作业时不会出现动作违和感，各臂节之间的走线槽做了内嵌式设计，驱动线路、传感线路全部从臂体内部的空腔穿过，避免运动过程中线路剐蹭外部物件造成损坏。铰接位置的蓝色耐磨衬套采用自润滑材料制作，长期往复转动无需额外加注润滑脂，降低后期维护成本，每处铰接点的转动阻尼都可通过侧边的锁紧旋钮调节，适配不同负载下的操作手感需求，当需要悬停持重时，可直接锁死铰接阻尼，无需驱动端持续输出扭矩即可保持臂体姿态，大幅降低能耗。

从安装边界来看，整组臂体完全伸展时的水平 outreach 控制在1.2米范围内，垂直抬升高度最高可达1.8米，完全收回时的整体轮廓尺寸可控制在0.4米范围内，不会占用过多的作业空间，在狭窄的装配工位、狭小的户外作业空间内都能正常展开作业。臂体的每一段都做了等强度设计，靠近基座的臂节截面尺寸更大，承力能力更强，靠近末端的臂节截面尺寸适当缩小，降低末端重量提升运动灵活性，整体负载能力可满足20公斤以内的持续托举需求，覆盖绝大多数人工辅助作业的负载区间。