可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼制造技术

本发明专利技术提供一种可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其包括：躯干系统、绑缚系统以及上肢系统；绑缚系统连接于躯干系统的正面；上肢系统包括：左肢体和右肢体，左肢体连接于躯干系统的左侧，右肢体连接于躯干系统的右侧；任一肢体均包括：肩关节组件、驱动组件、大臂组件以及小臂组件，肩关节组件一端与躯干组件相连接，另一端通过驱动组件与大臂组件相连接，大臂组件另一端与小臂组件相连接；肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均具有各自的尺寸调节行程，且肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均在各自的枢转限位行程内进行运动。本发明专利技术的外骨骼具有结构简洁轻便、针对性的自由度设置、尺寸调节方式简单以及安全性高的优点。尺寸调节方式简单以及安全性高的优点。尺寸调节方式简单以及安全性高的优点。

【技术实现步骤摘要】
可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼


[0001]本专利技术涉及外骨骼
，尤其涉及一种可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼。

技术介绍

[0002]在外骨骼民用、工业或军用领域中，穿戴者需要借助外骨骼，在特定场景下完成各类上肢托举动作，外骨骼的机械结构需要贴合人体结构，具备轻量化、高强度特点；作业过程中，不能与身体产生明显干涉；同时，由于穿戴者之间存在体型差异，外骨骼的关键部位应该设置可靠的尺寸调节机构，以适应大多数成年人的穿戴需求。
[0003]基于上述需求，外骨骼的关节自由度、防护机构，以及尺寸调节机构的设置显得尤为重要。首先，目前市场中大部分的有源上肢外骨骼在多个关节自由度处设置有源驱动模块，大幅度提升了外骨骼的整体重量和成本，增加穿脱不便性，同时过大的体积容易在运动中与人体或外界环境产生干涉；其次，大部分有源外骨骼没有在硬件层面设置运动限位结构，存在安全隐患；最后，在尺寸调节方面，现存的大多数外骨骼不能同时做到手臂、肩背各关键部位尺寸可调，且调节机构的结构不稳定，容易在使用过程中滑动甚至脱出，降低了人机适配性与助力有效性。
[0004]因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，以克服现有技术中存在的不足。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其包括：躯干系统、绑缚系统以及上肢系统；所述绑缚系统连接于所述躯干系统的正面；所述上肢系统包括：左肢体和右肢体，所述左肢体连接于所述躯干系统的左侧，所述右肢体连接于所述躯干系统的右侧；任一肢体均包括：肩关节组件、驱动组件、大臂组件以及小臂组件，所述肩关节组件一端与所述躯干组件相连接，另一端通过所述驱动组件与所述大臂组件相连接，所述大臂组件另一端与所述小臂组件相连接；所述肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均具有各自的尺寸调节行程，且所述肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均在各自的枢转限位行程内进行运动。
[0007]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述躯干系统包括：背部基座、电池模块、背部母件以及撑杆；所述背部基座连接于所述背部母件的上端，所述电池模块连接于所述背部母件的背面，所述撑杆连接于所述背部母件的下端，且所述撑杆按照人体的曲线进行仿型设计。
[0008]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述肩关节组件包括：背部支撑杆、肩部转接件以及动力转接件；所述背部支撑杆一端与所述躯干系统固定连接，另
一端与所述肩部转接件枢转连接，所述动力转接件一端插接于所述肩部转接件中，另一端与所述驱动组件枢转连接。
[0009]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述肩关节组件还包括：肩关节尺寸调节销和肩关节尺寸调节锁紧螺丝；所述动力转接件上开设有一排沿尺寸调节方向设置的第一调节孔，所述肩关节尺寸调节销通过锁附连接不同的第一调节孔实现所述肩关节组件的尺寸调节，所述肩关节尺寸调节锁紧螺丝对所述动力转接件和肩部转接件进行锁附固定。
[0010]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述背部支撑杆的另一端具有对所述肩部转接件进行枢转限位的外旋限位边与内旋限位边，所述肩部转接件具有与所述外旋限位边或内旋限位边相配合的止位边；所述动力转接件的另一端具有对所述驱动组件进行枢转限位的内翻限位边与外翻限位边，所述驱动组件具有与所述内翻限位边或外翻限位边相配合的止位边。
[0011]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述驱动组件包括：输出法兰以及驱动电机；所述驱动电机固定于所述大臂组件上，所述驱动电机与所述输出法兰传动连接，所述输出法兰与肩关节组件通过锁止块固定连接；所述输出法兰上还设置有限位块，所述大臂组件上设置有能够与所述限位块相配合的限位边。
[0012]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述大臂组件包括：大臂绑缚板、大臂基座以及大臂支杆；所述大臂基座一端通过所述驱动组件与所述肩关节组件相连接，所述大臂支杆插接于所述大臂基座的另一端，所述大臂绑缚板连接于所述大臂支杆上。
[0013]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述大臂组件还包括：大臂尺寸调节销和大臂尺寸调节锁紧螺丝；所述大臂基座上开设有一排沿尺寸调节方向设置的第二调节孔，所述大臂尺寸调节销通过锁附连接不同的第二调节孔实现所述大臂组件的尺寸调节，所述大臂尺寸调节锁紧螺丝对所述大臂基座和大臂支杆进行锁附固定。
[0014]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述小臂组件包括：小臂绑缚板、小臂杆以及小臂导轨组件；所述小臂杆一端与所述大臂组件枢转连接，所述小臂导轨组件固定于所述小臂杆的内侧，所述小臂导轨组件的滑槽中设置有一滑台，所述小臂绑缚板连接于所述滑台上。
[0015]作为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼的改进，所述小臂杆一端具有对自身枢转进行枢转限位的肘伸展限位边与肘屈伸限位边，所述大臂组件具有与所述肘伸展限位边或肘屈伸限位边相配合的止位边。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼具有结构简洁轻便的优点。即，使用的驱动与传感元件少，进而有利于减少可能对人体产生的干涉，同时降低了外骨骼的成本。
[0017]本专利技术的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼具有针对性的自由度设置。即，只在主要关节自由度处设置有源驱动，其余关节不设计驱动，保证了外骨骼对目标动作助力的有效性，同时减轻了外骨骼整体质量与结构复杂程度。
[0018]本专利技术的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼具有尺寸调节方式简单的优点。即，包括肩宽、背高、手臂长度等在内的尺寸调节均可由穿戴者单人完成，同时配合必要的锁紧结构，操作简单，稳定性高。
[0019]本专利技术的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼具有安全性高。即，在所有运动自由度处均设计了机械限位结构，有利于防止执行器失效、肌肉损伤、外力扰动等多种因素造成的关节运动幅度超出人体可承受范围的问题。
附图说明
[0020]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，下面将对实施例或现有技术描述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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼一实施例的立体示意图；图2为图1中躯干系统的立体示意图；图3为图1中右肢体的立体示意图；图4为肩关节组件内外旋限位的原理图；图5为肩关节组件内外翻限位的原理图；图6为输出法兰与大臂基座连接关系的立体示意图；图7为肘关节屈伸限位的原理图。
具体实施方式
[0022]下面结合各实施方式对本专利技术进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本专利技术的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其特征在于，所述可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼包括：躯干系统、绑缚系统以及上肢系统；所述绑缚系统连接于所述躯干系统的正面；所述上肢系统包括：左肢体和右肢体，所述左肢体连接于所述躯干系统的左侧，所述右肢体连接于所述躯干系统的右侧；任一肢体均包括：肩关节组件、驱动组件、大臂组件以及小臂组件，所述肩关节组件一端与所述躯干组件相连接，另一端通过所述驱动组件与所述大臂组件相连接，所述大臂组件另一端与所述小臂组件相连接；所述肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均具有各自的尺寸调节行程，且所述肩关节组件、大臂组件以及小臂组件均在各自的枢转限位行程内进行运动。2.根据权利要求1所述的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其特征在于，所述躯干系统包括：背部基座、电池模块、背部母件以及撑杆；所述背部基座连接于所述背部母件的上端，所述电池模块连接于所述背部母件的背面，所述撑杆连接于所述背部母件的下端，且所述撑杆按照人体的曲线进行仿型设计。3.根据权利要求1所述的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其特征在于，所述肩关节组件包括：背部支撑杆、肩部转接件以及动力转接件；所述背部支撑杆一端与所述躯干系统固定连接，另一端与所述肩部转接件枢转连接，所述动力转接件一端插接于所述肩部转接件中，另一端与所述驱动组件枢转连接。4.根据权利要求3所述的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其特征在于，所述肩关节组件还包括：肩关节尺寸调节销和肩关节尺寸调节锁紧螺丝；所述动力转接件上开设有一排沿尺寸调节方向设置的第一调节孔，所述肩关节尺寸调节销通过锁附连接不同的第一调节孔实现所述肩关节组件的尺寸调节，所述肩关节尺寸调节锁紧螺丝对所述动力转接件和肩部转接件进行锁附固定。5.根据权利要求3所述的可穿戴式有源上肢托举助力外骨骼，其特征在于，所述背部支撑杆的另一端具有对所述肩部转接件进行枢转限位的外旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏巍，林西川，刘晶晶，
申请(专利权)人：迈宝智能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：