本实用新型专利技术公开了一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，包括前臂组件、上臂组件、肩部组件、背部组件、腰部组件；前臂组件和上臂组件形成肘关节旋转连接结构，由肘关节屈伸电机驱动实现肘关节屈伸运动；上臂组件和肩部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节屈伸电机驱动实现肩关节屈伸运动；肩部组件和背部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节内收外展电机驱动实现肩关节内收外展。本装置具有四个自由度，肘部屈伸、肩部屈伸、肩部内收外展三个主动自由度以及背部一个被动自由度。在三个主动自由度处设置驱动电机，在背部的被动自由度则是减小了装置对人体的约束，满足人体的基本运动自由度需求，同时减轻其体力损耗。同时减轻其体力损耗。同时减轻其体力损耗。
【技术实现步骤摘要】
一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置
[0001]本技术涉及助力器械人体辅助领域，具体是一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置。
技术介绍
[0002]外骨骼机器人技术是机械、医学、电气、智能、材料以及传感器等学科交叉的产物，它以增强使用者机体功能为主要目的，融合传感、运动辅助、计算控制和生命维持等技术，为使用者提供一种可穿戴的柔性机械装置。该技术在康复训练、日常生活助力、工人作业助力及军事士兵体能增强等领域逐步受到研究者的关注。目前，老龄化日益严重，由于意外事故、疾病等原因，上肢运动功能障碍患者也逐渐增多。虽然经过治疗和康复训练后，病情好转，但其肌肉力量也难以恢复到正常人水平，这就需要穿戴式设备对其身体进行力量增强辅助。
[0003]现阶段，可穿戴式上肢外骨骼主要采取刚性结构，由驱动电机将多个刚性杆件连接在一起，再使用绑带将杆件与人体固定在一起，整个过程繁琐笨重，而且穿戴过程繁琐，不易在日常生活中使用。申请号为201811118650.0的文献公开了一种绳索驱动外骨骼式上肢康复训练机器人，其固定于地面，无法实现便携性，仅适合用于康复训练；并且也存在驱动绳索外露、驱动效率低、体积庞大及美观性差等缺点。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，本技术拟解决的技术问题是，提供一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置。
[0005]本技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，其特征在于，该装置包括前臂组件、上臂组件、肩部组件、背部组件、腰部组件、电气系统、肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机；
[0006]前臂组件的一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，长度可调的上臂组件的一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；前臂组件和上臂组件形成肘关节旋转连接结构，由肘关节屈伸电机驱动实现肘关节屈伸运动；
[0007]上臂组件的另一端与肩关节屈伸电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，长度可调的肩部组件的一端与肩关节屈伸电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；上臂组件和肩部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节屈伸电机驱动实现肩关节屈伸运动；
[0008]肩部组件的另一端与肩关节内收外展电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，可调角度的背部组件的上部一端与肩关节内收外展电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；肩部组件和背部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节内收外展电机驱动实现肩关节内收外展；
[0009]背部组件的下端设置有可伸缩的腰部组件；
[0010]前臂组件和上臂组件处设置有压力传感器，分别用于检测使用者前臂和上臂的运
动趋势信号；电气系统分别与所有压力传感器、肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机通讯连接，采集压力传感器的数据并控制肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机的启停和转速。
[0011]与现有技术相比，本技术有益效果在于：
[0012](1)本装置具有四个自由度，肘部屈伸、肩部屈伸、肩部内收外展三个主动自由度以及背部一个被动自由度。在三个主动自由度处设置驱动电机，在背部的被动自由度则是减小了装置对人体的约束，满足人体的基本运动自由度需求，同时减轻其体力损耗。
[0013](2)本技术中使用的驱动电机集电机、减速器、编码器和驱动器于一体，减小了驱动模块的体积占比，避免了冗余结构和齿轮结构的使用，同时背部支撑板使用碳纤维板材进行制造，对芯片、电源等零器件进行集成安装，这些措施一定程度上满足了轻便和坚固的要求并且避免了冗余结构，更有利于使用者在日常生活中的使用。
[0014](3)本技术中的前臂、上臂、肩部以及背部等结构，相对于传统的连杆机械结构，其采用镂空设计，此设计减轻了机械结构的质量并且满足刚性要求；镂空的部分还可以进行信号线、电源线的排布以达到一定的美观性。
[0015](4)本技术中的柔性固定组件，包括腕部柔性固定组件、前臂柔性固定组件、上臂柔性固定组件以及腰部柔性固定组件，其按照支撑件、垫块、环形绑带固定件、海绵和柔性绑带的顺序通过螺丝进行固定。
[0016](5)上臂组件、肩部组件的长度可调，并且通过设置不同数量的垫块实现了装置与人体接触部分的水平距离可调。
[0017](6)凸台与斜支撑件二的末端平台形成三角形稳定结构，达到支撑整个右臂的目的，进而防止被动自由度的轴处结构发生形变，达到减轻人体胳膊上的压力。
附图说明
[0018]图1为本技术的整体结构立体图；
[0019]图2为本技术另一角度的整体结构立体图；
[0020]图3为本技术的前臂组件立体图；
[0021]图4为本技术的上臂组件立体图；
[0022]图5为本技术的上臂组件另一角度的立体图；
[0023]图6为本技术的肩部组件的立体图；
[0024]图7为本技术的背部组件及腰部组件的立体图；
[0025]图8为本技术的背部组件及腰部组件另一角度的立体图。
[0026]图中：1、前臂组件；2、上臂组件；3、肩部组件；4、背部组件；5、腰部组件；6、电气系统；7、肘关节屈伸电机；8、肩关节屈伸电机；9、肩关节内收外展电机；
[0027]101、前臂垫块；102、前臂主板；103、腕部柔性绑带固定件；104、腕部柔性绑带；105、前臂柔性绑带固定件；106、前臂柔性绑带；107、肘关节屈伸连接件一；
[0028]201、上臂主板一；202、上臂主板二；203、肘关节屈伸连接件二；204、肩关节屈伸连接件一；205、垫块滑槽；206、上臂垫块；207、上臂柔性绑带固定件；208、上臂柔性绑带； 209、上臂垫块固定件；210、三角形限位凹槽；211、弧形阻位器；
[0029]301、肩关节内收外展连接件一；302、肩部主板一；303、肩部主板二；304、肩关节屈
伸连接件二；
[0030]401、主支撑件；402、背部柔性绑带；403、斜支撑件一；404、斜支撑件二；405、凸台； 406、肩关节内收外展连接件二；407、背部支撑板；408、背部柔性绑带固定件；409、电气系统安装盒；
[0031]501、腰部伸缩件；502、腰部柔性绑带；503、腰部连接件；504、腰部柔性绑带固定件。
具体实施方式
[0032]下面给出本技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本技术，不限制本申请权利要求的保护范围。
[0033]本技术提供了一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置(简称装置)，其特征在于，该装置包括前臂组件1、上臂组件2、肩部组件3、背部组件4、腰部组件5、电气系统6、肘关节屈伸电机7、肩关节屈伸电机8和肩关节内收外展电机9；
[0034]前臂组件1的一端与肘关节屈伸电机7的壳体和输出轴中的一个通过螺钉固定连接，长度可调的上臂组件2的一端与肘关节屈本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，其特征在于，该装置包括前臂组件、上臂组件、肩部组件、背部组件、腰部组件、电气系统、肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机；前臂组件的一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，长度可调的上臂组件的一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；前臂组件和上臂组件形成肘关节旋转连接结构，由肘关节屈伸电机驱动实现肘关节屈伸运动；上臂组件的另一端与肩关节屈伸电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，长度可调的肩部组件的一端与肩关节屈伸电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；上臂组件和肩部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节屈伸电机驱动实现肩关节屈伸运动；肩部组件的另一端与肩关节内收外展电机的壳体和输出轴中的一个固定连接，可调角度的背部组件的上部一端与肩关节内收外展电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；肩部组件和背部组件形成肩关节旋转连接结构，由肩关节内收外展电机驱动实现肩关节内收外展；背部组件的下端设置有可伸缩的腰部组件；前臂组件和上臂组件处设置有压力传感器，分别用于检测使用者前臂和上臂的运动趋势信号；电气系统分别与所有压力传感器、肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机通讯连接，采集压力传感器的数据并控制肘关节屈伸电机、肩关节屈伸电机和肩关节内收外展电机的启停和转速。2.根据权利要求1所述的可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，其特征在于，所述前臂组件包括前臂主板、腕部柔性绑带固定件、腕部柔性绑带、前臂柔性绑带固定件、前臂柔性绑带和肘关节屈伸连接件一；可调节长度的腕部柔性绑带通过腕部柔性绑带固定件固定于前臂主板的一端；肘关节屈伸连接件一的一端固定于前臂主板的另一端上，另一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的一个固定连接；前臂柔性绑带固定件固定于前臂主板的中部；可调节长度的前臂柔性绑带固定于前臂柔性绑带固定件上；前臂柔性绑带上设有压力传感器，用于检测使用者前臂的运动趋势信号。3.根据权利要求2所述的可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，其特征在于，前臂组件还包括前臂垫块；前臂垫块固定于前臂主板的一端；可调节长度的腕部柔性绑带通过腕部柔性绑带固定件固定于前臂垫块上；前臂垫块用于调节外骨骼前臂到使用者前臂间隔的水平距离。4.根据权利要求1所述的可穿戴式上肢助力型外骨骼装置，其特征在于，所述上臂组件包括上臂主板一、上臂主板二、肘关节屈伸连接件二、肩关节屈伸连接件一、垫块滑槽、上臂垫块、上臂柔性绑带固定件、上臂柔性绑带和上臂垫块固定件；上臂主板一与上臂主板二滑动连接，实现上臂组件的长度可调；肘关节屈伸连接件二的一端固定于上臂主板二的一端，另一端与肘关节屈伸电机的壳体和输出轴中的另一个固定连接；肩关节屈伸连接件一的一端固定于上臂主板一的一端，另一端与...
【专利技术属性】
技术研发人员：张燕，杨安杰，李璇，彭昊杰，吴剑飞，王志祥，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：新型
国别省市：
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