一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼制造技术

本发明专利技术公开一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，该外骨骼主要包括肘部驱动模块、腕部驱动模块、前臂内外旋驱动模块等。其中，肘部驱动模块位于肘部外侧，在其充气膨胀后起到使肘关节弯曲或拉直的作用；腕部驱动模块置于腕部外侧，在其充气膨胀后起到使腕关节弯曲或拉直的作用；前臂内外旋驱动模块螺旋缠绕于前臂，在其充气膨胀后起到使前臂内旋或外旋的作用。该穿戴机构通过外部气源通入肘部、腕部、前臂驱动器，驱动器膨胀弯曲从而带动各个关节运动，从而达到上肢运动控制和运动助力的目的。本发明专利技术将软体机器人技术和柔性外骨骼技术引入到穿戴式助力机器人技术领域，具有舒适性好、成本低、运动自由度大等优点，整体结构紧凑，设计美观，穿戴方便舒适。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼
本专利技术涉及软体机器人和穿戴设备等
，是一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，该技术利用驱动器对人体肌肉进行仿生学设计，可提高人体上肢驱动力，同时采用全柔性设计，在一定程度上增加了穿戴舒适性，减少了构型空间。
技术介绍
随着老龄化现象的不断加深，帕金森、脑卒中、侧索硬化症和多发性硬化症等疾病的发病率持续上升，大部分患者在治疗后仍出现上肢运动功能障碍等后遗症，因此，上肢运动障碍患者对上肢助力的需求十分迫切。现有的刚性的助力机器人存在重量大、人机相容性差等不足，本团队研发的穿戴式柔性上肢助力外骨骼具备舒适性高、成本低、运动自由度大、构型轻巧等优点，兼具便于批量化生产的特征，且采用新型可折叠织布驱动器，相较于传统的硅橡胶软体驱动器拥有更大的输出力。本专利技术通过对上肢助力需求进行分析，开展了穿戴式柔性上肢助力外骨骼原理样机的研制工作；本专利技术将软体机器人技术和柔性外骨骼技术引入到穿戴式助力机器人
，设计了一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼。
技术实现思路
本专利技术设计了一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，将软体机器人技术和柔性外骨骼技术引入到上肢助力领域，以解决上述
技术介绍
中提到的问题。一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，其特征在于：包括肘部驱动模块、腕部驱动模块、前臂内外旋驱动模块。所述肘部驱动模块由肘部屈曲驱动器和肘部拉伸驱动器组成，由内到外为护肘、硅胶限制层、肘部拉伸驱动器、硅胶连接层、肘部屈曲驱动器，两个驱动器分别连接气管连接头，肘部驱动模块整体放置于肘部外侧，起到拉直、弯曲肘部关节的作用。所述护肘为市面常见运动护肘，其特征在于有较好的弹性和透气性，用于穿戴和固定肘部气囊驱动器。所述硅胶限制层为一层硅橡胶，其特征在于连接肘部拉伸驱动器和护肘，同时限制拉伸驱动器的周向移动，增大拉伸作用。所述肘部拉伸驱动器为长条方形气囊，其特征在于充气膨胀后起到拉直肘关节的作用。所述硅胶连接层采取较薄的硅橡胶和硅胶专用胶水，其特征在于连接屈曲驱动器和拉伸驱动器，同时限制拉伸驱动器的周向移动和底部伸长，增大弯曲能力。所述肘部屈曲驱动器由多块相通的方形气囊折叠而成，其特征在于充气膨胀后相邻方形气囊相互挤压，从而起到使肘关节弯曲的作用。所述气管连接头为尼龙材料，其特征在于底部与驱动器连接，中间为空心部分，以方便通入气体。所述腕部驱动模块由护腕、腕部屈曲驱动器、腕部拉伸驱动器组成。腕部屈曲驱动器和腕部拉伸驱动器置于腕部外侧，其特征在于与肘部气囊结构相同，起到拉直、弯曲腕部关节的作用。所述前臂内外旋驱动器有前臂内旋驱动器和前臂外旋驱动器组成。其特征在于前臂内旋驱动器和前臂外旋驱动器螺旋缠绕于前臂，连接肘部关节和腕部关节，起到使前臂内外旋的作用。所述腕部内旋驱动器为多块相通的方形气囊组成，采用右旋缠绕，其特征在于充气膨胀后长度缩短，起到使前臂内旋的作用。所述前臂外旋驱动器为多块想通的方形气囊组成，采用左旋缠绕，其特征在于充气膨胀后长度缩短，起到使前臂外旋的作用。本专利技术的结构将软体机器人技术和柔性外骨骼技术引入到上肢助力领域，具有舒适性好、成本低、输出力大、人机相容性好等优点，整体结构紧凑，设计美观，穿戴方便且舒适。附图说明图1为本专利技术中整体机构示意图。图2为本专利技术中肘部驱动模块结构图。图3为本专利技术中前臂内外旋驱动模块机构图。图4本专利技术中整体分布示意图。图中，1-肘部驱动模块，2-腕部驱动模块，3-前臂内外旋驱动模块，4-前臂内旋驱动器，5-前臂外旋驱动器，6-硅胶限制层、7-肘部拉伸驱动器、8-硅胶连接层、9-肘部屈曲驱动器、10-气管连接头、11-抽气状态下的前臂内外旋驱动器、12-充气状态下的前臂内外旋驱动器。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种技术方案：一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，包括1-肘部驱动模块，2-腕部驱动模块，3-前臂内外旋驱动模块，4-前臂内旋驱动，5-前臂外旋驱动，6-硅胶限制层、7-肘部拉伸驱动器、8-硅胶连接层、9-肘部屈曲驱动器、10-气管连接头、11-抽气状态下的前臂内外旋驱动器、12-充气状态下的前臂内外旋驱动器。患者穿戴过程：先穿戴上肘部驱动模块1，然后穿戴腕部驱动模块2，最后连接前臂内外旋驱动模块3，完成穿戴过程；整个穿戴过程简单方便，穿戴舒适。本专利技术通过外部气源供给到肘部驱动模块1，腕部驱动模块2，前臂内外旋驱动模块3，实现肘、腕两个关节的弯曲、伸直运动和前臂内外旋运动，从而达到上肢运动控制和运动助力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，其特征在于：包括肘部驱动器模块、腕部驱动模块、前臂内外旋模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于可折叠织布软体驱动器的穿戴式柔性上肢助力外骨骼，其特征在于：包括肘部驱动器模块、腕部驱动模块、前臂内外旋模块。


2.如权利要求1所述肘部驱动模块由肘部屈曲驱动器和肘部拉伸驱动器组成，由内到外为护肘、硅胶限制层、肘部拉伸驱动器、硅胶连接层、肘部屈曲驱动器，两个驱动器分别连接气管连接头，肘部驱动模块整体放置于肘部外侧，起到拉直、弯曲肘部关节的作用。


3.如权利要求2所述护肘为市面常见运动护肘，其特征在于有较好的弹性和透气性，用于穿戴和固定肘部气囊驱动器。


4.如权利要求2所述硅胶限制层为一层硅橡胶，其特征在于连接肘部拉伸驱动器和护肘，同时限制拉伸驱动器的周向移动，增大拉伸作用。


5.如权利要求2所述肘部拉伸驱动器为长条方形气囊，其特征在于充气膨胀后起到拉直肘关节的作用。


6.如权利要求2所述硅胶连接层采取较薄的硅橡胶和硅胶专用胶水，其特征在于连接屈曲驱动器和拉伸驱动器，同时限制拉伸驱动器的周向移动和底部伸长，增大弯曲能力。


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【专利技术属性】
技术研发人员：陈殿生，马骏林，贾泰，杨福强，魏杰，金天辰，吕子奇，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11