基于双四边形重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼，它发明专利技术涉及一种变负载上肢助力外骨骼，具体涉及一种基于双四边形重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼。本发明专利技术为了解决本发明专利技术为解决现有上肢外骨骼采用电机直接驱动实现助力，导致体积和质量较大，电路复杂，可靠性降低，能耗较大的问题。本发明专利技术包括两个弹簧储能机构、背部、背带、两个手臂、两个手腕、两个转盘和多个磁力传感器，每个手臂的一端分别通过一个转盘与背部相对应一侧的上部连接，每个手臂的另一端分别与一个手腕连接，背带设置在背部的正面，多个磁力传感器由上至下依次设置在背部的背面，两个弹簧储能机构安装在背部上，每个弹簧储能机构与相对应的一个手臂连接。本发明专利技术属于医疗器械领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种变负载上肢助力外骨骼，具体设及一种基于双四边形重力平衡原 理的变负载上肢助力外骨骼，属于医疗器械领域。
技术介绍
目前，外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，具有广泛的应用前景，如助老助残，医疗 康复，工业生产，地震救援，单兵作战等领域。一般的助力外骨骼具有W下特点:可W检测人 体的运动意图；和人体类似的关节自由度和关节转动空间；具有必要的关节主动驱动W辅 助出力；自带控制系统和能源系统;具有一定的安全防护机制。 助力外骨骼按照动力传递的目的，可分为两种情况:外骨骼带动人体运动，和人体 带动外骨骼运动。其主要区别体现在"人-机"连接信息交互装置的设计和系统控制策略的 制定上。 对于助老助残或医疗康复领域，外骨骼的目的是辅助人体自身肌肉的运动，W达 到帮助老人抬腿，或帮助病人做肌肉功能恢复训练等目的。需要外骨骼设定好各关节的运 动规划，或检测人体的肌电信号、肢体运动方向等判断人体的运动意图，带动穿戴者运动， 此时人体和外骨骼之间需要动力的传递，因此"人-机"之间是紧密的固连关系；对于工业生产，地震救援或单兵作战等应用领域，面对的是正常的健康工人或消 防战:t，外骨骼的目的不是辅助人体自身肌肉的运动，而是增强放大人体的出力效果，此 时，人机连接机制的设计中，"人-机"之间需要传递的不是动力，而仅仅是检测到的人体运 动信息。此时，"人-机"之间的捆绑连接是一种弹性连接，传递的是微小的交互力信息。结构拟人化是外骨骼机器人的一个重要特性，也是安全性和舒适性的保障，人体 上肢主要包括肩部、肘部和腕部3个生理关节，其能够完成极其复杂精细的运动，如果上肢 外骨骼机想要完整地复现该运动，则需要数目众多的自由度，但运会导致机构笨重和控制 冗余等问题。因此，需要分析人体上肢生理运动形式并作适度简化，获取外骨骼设计可用的 运动学模型，同时保证良好的人机运动链相容性。现有的上肢外骨骼机器人大多采用屯自 由度串联运动学模型，即肩部屈/伸，内收/外展，内旋/外旋;肘部屈/伸;腕部内旋/外旋、内 收/外展、屈/伸。但对于运些自由度，大多数上肢外骨骼都是采用电机直接驱动来实现助 力，运样会造成体积和质量较大，电路复杂，可靠性降低，能耗较大。
技术实现思路
本专利技术为解决现有上肢外骨骼采用电机直接驱动实现助力，导致体积和质量较 大，电路复杂，可靠性降低，能耗较大的问题，进而提出基于双四边形重力平衡原理的变负 载上肢助力外骨骼。[000引本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是:本专利技术包括两个弹黃储能机构、背部、 背带、两个手臂、两个手腕、两个转盘和多个磁力传感器，每个手臂的一端分别通过一个转 盘与背部相对应一侧的上部连接，每个手臂的另一端分别与一个手腕连接，背带设置在背 部的正面，多个磁力传感器由上至下依次设置在背部的背面，两个弹黃储能机构安装在背 部上，每个弹黃储能机构与相对应的一个手臂连接。进一步的，每个弹黃储能机构包括螺钉、第一钢丝绳压套、第一连接板、右滑块、第 一钢丝绳、右丝杆、左丝杆、外接钢丝绳、左滑块、电机、第一带轮、第二带轮、第S带轮、第四 带轮、第一轴、第二轴、轴承座、第一安装板、第二安装板和=个弹黃， 电机、第一安装板、第二安装板由左至右依次设置，多个弹黃并排平行设置，每个 弹黃的下端均与第二安装板的下端固定连接，每个弹黃的上端均与第一连接板连接，第一 连接板的上端与第一钢丝绳的一端连接，第一钢丝绳的另一端依次绕过第二安装板上端的 滑轮、右滑块上的滑轮、左滑块上的滑轮与设置在第二安装板下端的第一钢丝绳压套连接， 用于调节第一钢丝绳的螺钉插装在第一钢丝绳压套内，右滑块安装在第二安装板上，且右 滑块能沿第二安装板竖直上下移动，右丝杆设置在第二安装板上，且右丝杆的上端通过轴 承与第二安装板的上端连接，右丝杆的下端与第二轴的上端连接，右滑块与套装在右丝杆 上的螺母连接，左丝杆设置在第一安装板上，且左丝杆的上端通过轴承与第一安装板的上 端连接，第一安装板的下端与轴承座较接，第一轴的上端穿过轴承座与设置在左丝杆下端 的万向节连接，左滑块安装在第一安装板上，且左滑块能沿第一安装板直线运动，左滑块与 套装在左丝杆上的螺母连接，外接钢丝的一端与第一安装板的上端连接，第一带轮套装在 电机的转动轴上，第二带轮、第=带轮由下至上依次套装在第一轴上，第四带轮套装在第二 轴上，第一带轮通过同步带与第二带轮连接，第=带轮通过同步带与第四带轮连接。 进一步的，手臂包括第二连接板、第一连接杆、第二连接杆、第=连接板、第四连接 杆、第五连接杆、第四连接板、第五连接板、第二钢丝绳、第二钢丝绳压套、第=钢丝绳压套 和第=钢丝绳， 第一连接杆、第二连接杆、第二连接板、第五连接板组成上平行四边形机构，第= 连接杆、第四连接杆、第=连接板、第四连接板组成下平行四边形机构，第四连接板通过转 轴与第五连接板转动连接，第二连接板与手腕连接，第=连接板与转盘连接，第二钢丝绳压 套安装在第二连接板上，第=钢丝绳压套安装在第四连接板上，第二钢丝绳的一端与第二 钢丝绳压套连接，第二钢丝绳的另一端依次绕过第二连接杆上的滑轮、第五连接板上的滑 轮、第=连接杆上的滑轮、第=连接板上的滑轮后与第一安装板的上端连接，第=钢丝绳的 一端与第=钢丝绳压套连接，第=钢丝绳的另一端依次绕过第四连接杆上的滑轮、第=连 接板上的滑轮后与第一安装板连接。进一步的，手腕包括第一角度传感器、挂钩、第二角度传感器、转动块和把手，挂钩 的一端通过转动块与第二连接板连接，把手安装在挂钩的内侧，第一角度传感器和第二角 度传感器依次安装在挂钩上。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用机械方式替代电机驱动给上肢外骨骼提供助 力，本专利技术结构简单、稳定性高，并且更加节能等优点；2、本专利技术采用弹黃储能机构与手臂 上的平行四边形结构为上肢外骨骼提供竖直方向的助力，用于平衡重力，在手腕部分安装 力传感器与角度传感器，通过检测人手出力大小，来对控制系统输出力进行修正，W减小误 差;3、本专利技术结构轻便，体积质量小，便于穿戴;4、本专利技术W机械结构为主，电机数量少，能 耗较低。【附图说明】图1是本专利技术的整体结构示意图，图2是本专利技术的俯视图，图3是弹黃储能机构的结 构示意图，图4是手臂的结构示意图，图5是平行四边形机构的原理示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述基于双四边形 重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼包括两个弹黃储能机构1、背部6、背带7、两个手臂 2、两个手腕3、两个转盘5和多个磁力传感器4,每个手臂2的一端分别通过一个转盘5与背部 6相对应一侧的上部连接，每个手臂2的另一端分别与一个手腕3连接，背带7设置在背部6的 正面，多个磁力传感器4由上至下依次设置在背部6的背面，两个弹黃储能机构1安装在背部 6上，每个弹黃储能机构1与相对应的一个手臂2连接。 本实施方式中的磁力传感器是肺istle磁力传感器D，它能够通过它感应磁场变 化，算出偏转了多少度。然后再根据传感器传出的信息，控制电机转动，电机转动引起与电 机相连的钢丝绳长度发生变化，最后钢丝绳再带动转盘5转动相应的角度。 由于存在误差和各种摩擦，所W最后调节出的弹黃刚度不一定能够满足需要。因 而本专利技术中本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于双四边形重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼，其特征在于：所述基于双四边形重力平衡原理的变负载上肢助力外骨骼包括两个弹簧储能机构(1)、背部(6)、背带(7)、两个手臂(2)、两个手腕(3)、两个转盘(5)和多个磁力传感器(4)，每个手臂(2)的一端分别通过一个转盘(5)与背部(6)相对应一侧的上部连接，每个手臂(2)的另一端分别与一个手腕(3)连接，背带(7)设置在背部(6)的正面，多个磁力传感器(4)由上至下依次设置在背部(6)的背面，两个弹簧储能机构(1)安装在背部(6)上，每个弹簧储能机构(1)与相对应的一个手臂(2)连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱延河，张超，赵杰，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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