一种可穿戴绳驱动上肢助力装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，属于上肢助力外骨骼装置技术领域，包括穿戴单元以及设置在穿戴单元上的驱动单元和控制单元；穿戴单元包括绑缚在人体上的绑缚机构以及辅助固定绑缚机构的肩膀穿戴机构；驱动单元包括设置在绑缚机构上的吊绳收卷机构和导向机构，吊绳收卷机构上的吊绳通过导向机构延伸至肩膀前方，吊绳的末端连接有重物连接钩；吊绳收卷机构与控制单元电联接；本装置通过绑缚机构以及肩膀穿戴机构穿戴在人体上，并采用绳驱动的柔性传动方式勾吊重物，不仅结构简单、重量轻，节省人体体力，且操作简单，不影响人体正常活动范围，同时能够自适应补偿运动过程中左右手臂不协调的情况，提高身体与助力装置的共融性。

【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴绳驱动上肢助力装置
本专利技术涉及本专利技术涉及上肢助力外骨骼装置
，具体涉及一种可穿戴绳驱动上肢助力装置。
技术介绍
随着社会快速的进步发展，物流行业的发展迅速，在军事、民事领域均起到了非常重要的作用。尤其是军用物资的转运，军用物资是边防战士的生活和作战的重要支撑，保证物资能够及时运送到边防是保障国家安全重要关键。但由于军用物资的转运经常需要经过偏远山区或国界线等恶劣环境，而这种恶劣环境，又无法通车，因此往往只能选择人工进行搬运，但在山区中行走又极耗体力，因此人工搬运的方式，不仅效率低、而且危险性很高。同样在民用领域的物流行业中，长时间负重搬运和装卸，对人体的腰部容易造成损伤，而且当物流较大时，单个工人又经常出现不能单独完成装卸工作的情况。为此提出了专门用来帮助人工搬运物资的上肢助力外骨骼的辅助机器人，通过上肢助力外骨骼可以提高转运效率，提升人工耐力，保障安全，帮助完成对大件物品的搬运。如专利号为“201810909521.7”，名称为“上肢助力外骨骼机器人”的专利技术专利中的外骨骼机器人包括穿戴在上肢上的背部机构，背部机构的两侧连接有驱动机构，驱动机构上连接有前伸的并联型结构的胳膊，胳膊的端部安装有控制把手和重物挂钩，人手握住控制把手并移动，背部机构上的控制单元会识别控制把手移动信号，从而将信号传递给驱动机构，并驱动机械胳膊放下和举升，在重物挂钩作用下将重物提起和放下。但目前的上肢助力外骨骼结构均采用的是刚性结构，刚性结构在设计时本身存在结构复杂，重量大的问题，虽然解决了人体搬运物品的问题，但是长时间的行走，重量大的外骨骼结构也会消耗人体的耐力；而且刚性结构穿戴在人身上时，在运动过程中会限制人体的正常活动范围，对于行动会造成诸多的不便，且刚性结构与人体也不能很好贴合，舒适性不足；而且刚性外骨骼常用多个电机驱动，控制难度也较大；控制过程中采用多个传感器测量人体意图，传感器线与电机线繁多，线路的布局也存在诸多困难。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述技术问题，提供一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，采用柔性吊绳进行驱动，不仅结构简单、重量轻，而且容易操作，不会影响人体的正常活动范围。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，包括穿戴单元以及设置在所述穿戴单元上的驱动单元和控制单元；所述穿戴单元包括绑缚在人体上的绑缚机构以及辅助固定所述绑缚机构的肩膀穿戴机构；所述驱动单元包括设置在所述绑缚机构上的吊绳收卷机构和导向机构，所述吊绳收卷机构上的吊绳通过所述导向机构延伸至肩膀前方，所述吊绳的末端连接有重物连接钩；所述吊绳收卷机构与所述控制单元电联接。优选的，所述绑缚机构包括背板和连接在所述背板下方的腰带，所述背板通过腰带和所述肩膀穿戴机构固定在人体背部上。优选的，所述腰带紧贴腰部处的外侧上固定连接有硬质连接板，所述硬质连接板上设有带有栓轴孔的刚性杆调节板，刚性杆一端插接在所述刚性调节板上，另一端固定连接在所述背板上，所述刚性杆上设有若干沿所述刚性杆轴线方向上延伸的调节孔，所述刚性杆和所述刚性杆调节板通过所述栓轴孔、调节孔以及调节栓轴固定。优选的，所述腰带的端头设有相互粘合的魔术贴。优选的，所述肩膀穿戴机构包括背带，所述背带一端转动连接所述背板上，另一端固定连接在所述腰带紧贴腰部处的内侧上。优选的，所述背带设有用于调节所述背带长度的书包扣。优选的，所述吊绳收卷机构包括用于收卷吊绳的卷筒，所述卷筒通过固定连接在所述背板上的驱动电机驱动，所述驱动电机与所述卷筒之间通过联轴器连接，所述联轴器的末端通过轴承与所述背板固定连接。优选的，所述导向机构包括从所述背板向所述背带延伸的柔性导管，所述柔性导管通过导管固定架固定在所述背板和所述背带上，所述吊绳穿过所述柔性导管并延伸至所述背带的前方。优选的，所述控制单元包括与所述吊绳收卷机构电联接的控制面板，所述控制面板通过绝缘板固定连接在所述背板上，所述背板上设有为所述吊绳收卷机构和所述控制面板供电的电池。优选的，所述吊绳的末端与所述重物连接钩之间连接有拉力传感器；所述背板上设有惯性测量传感器，所述拉力传感器和所述惯性测量传感器均与所述控制面板电联接。本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：1、本绳驱动上肢助力装置通过穿戴单元中的绑缚机构以及肩膀穿戴机构将装置穿戴在人体上半身，然后通过驱动单元中的重物连接钩将物件勾住，当惯性测量传感器检测到人体起身动作时，控制单元会控制吊绳收卷机构收束吊绳，将物件提升，双手仅起到保证物件稳定和改变物件方向的作用；吊绳设置在肩膀上可以大大的节省传动空间，同时对人体上肢的运动没有干涉，不会影响人体的正常活动范围；本绳驱动上肢助力装置通过驱动机构中的柔性绳实现传动与助力作用，柔性传动的方式具有一定的包容性，通常人体在进行正常搬运时，上肢运动几乎是同步，但当上肢在一定程度的不同步情况下，通过绳本身柔性特点，针对运动过程中左右手臂不协调运动的情况下，吊绳可自适应补偿，从而提高了身体与助力装置的共融性，保持重物的稳定性；且柔性传动的方式无需过多的刚性结构，结构简单、操作方便，且重量轻，避免过度消耗人体的耐力。2、本绳驱动上肢助力装置中采用刚柔结合的方式，背板为驱动单元和控制单元提供很好的刚性支撑，背板通过腰带和背带等柔性结构固定在人体背部上，腰带和背带能够很好的贴合人体，一方面保证装置稳定的贴合在人体上，提高穿戴的舒适性；另一方面在运动过程中柔性结构不会限制人体的正常活动范围，保证人体自身肢体的舒展性。3、背带一端连接背板上，另一端固定连接在腰带紧贴腰部处的内侧上，形成背包式的穿戴方式，穿戴性更好，通过肩膀提供更好的支撑，使得上肢助力装置在工作状态下稳定性更强。4、本绳驱动上肢助力装置中的驱动单元仅通过一个电机便实现了整个吊绳收卷机构收卷吊绳，搬运重物的全部动作，不仅结构简单、控制方式不复杂，系统可靠性更高，大幅提高操作效率；而且单个电机更是大大减轻了系统总质量，减少对人体体力的消耗，保证了人体长距离的搬运。5、搬运重物时，通过吊绳上的拉力传感器和背板上的惯性测量传感器捕捉吊绳上的拉力变化以及人体动作姿态，并将数据传递给控制面板，控制面板综合上述信息后进行识别和判断，通过判断人体搬运时的动作如下蹲、起身，来控制收卷机构完成对应放、收动作，以改变驱动电机的速度和方向，以提供给重物恒定或者适应性的力，以满足不同的重物要求，以及适应搬运动作和速度的变化。在人前进时只需人体的手臂协助改变重物运动过程中的方向，控制其稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为可穿戴绳驱动上肢助力装置的结构示意图；图2为穿戴单元的结构示意图；图3为驱动单元的结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，包括穿戴单元以及设置在所述穿戴单元上的驱动单元和控制单元；/n所述穿戴单元包括绑缚在人体上的绑缚机构以及辅助固定所述绑缚机构的肩膀穿戴机构；/n所述驱动单元包括设置在所述绑缚机构上的吊绳收卷机构和导向机构，所述吊绳收卷机构上的吊绳通过所述导向机构延伸至肩膀前方，所述吊绳的末端连接有重物连接钩；所述吊绳收卷机构与所述控制单元电联接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，包括穿戴单元以及设置在所述穿戴单元上的驱动单元和控制单元；
所述穿戴单元包括绑缚在人体上的绑缚机构以及辅助固定所述绑缚机构的肩膀穿戴机构；
所述驱动单元包括设置在所述绑缚机构上的吊绳收卷机构和导向机构，所述吊绳收卷机构上的吊绳通过所述导向机构延伸至肩膀前方，所述吊绳的末端连接有重物连接钩；所述吊绳收卷机构与所述控制单元电联接。


2.根据权利要求1所述的一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，所述绑缚机构包括背板和连接在所述背板下方的腰带，所述背板通过腰带和所述肩膀穿戴机构固定在人体背部上。


3.根据权利要求2所述的一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，所述腰带紧贴腰部处的外侧上固定连接有硬质连接板，所述硬质连接板上设有带有栓轴孔的刚性杆调节板，刚性杆一端插接在所述刚性调节板上，另一端固定连接在所述背板上，所述刚性杆上设有若干沿所述刚性杆轴线方向上延伸的调节孔，所述刚性杆和所述刚性杆调节板通过所述栓轴孔、调节孔以及调节栓轴固定。


4.根据权利要求3所述的一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，所述腰带的端头设有相互粘合的魔术贴。


5.根据权利要求2所述的一种可穿戴绳驱动上肢助力装置，其特征在于，所述肩膀穿戴机构包括背带，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈春杰，王强，吴新宇，徐升，沈国栋，胡佳，王昌朋，张传深，肖发达，李鹏飞，
申请(专利权)人：山东中科先进技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37