【技术实现步骤摘要】
【】本专利技术属于可应用于辅助医疗机械结构设计领域，具体涉及一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置。
技术介绍
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技术介绍
1、在医学治疗中，对于不同程度下的骨骼以及肌肉类的损伤以及萎缩，轻者会影响患者的运动能力，严重对于人体的机能有较大的影响，对该类病症进行有效地辅助医疗器械设计以及资源整合已然成为医学治疗行业所广泛关注的重点。尤其对于一些力学变化的运动要求，其本质是力学刚度的变化，急需一种既能满足变刚度的辅助外骨骼设计要求同时还能保证运动质量的装置，进而可以满足变刚度、高效地自由度表现的辅助外骨骼设计可以在患者中的长时间使用需要。这种一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置在满足相关设备使用需要的基础上，对于多元化的运动要求迫切需要相关外骨骼进行结构创新，其相关设计已然成为未来工业智能化发展的重要方向，尤其对于如何高效且灵活的实现的多功能变刚度设计，进而可以在结合机械控制的基础上可以有效地结合当地的环境条件而进行适时调整，进而提高多功能的应用。在辅助外骨骼设计装置机械领域中，采取稳定高效、智能调整的机械控制装置有着广泛的应用前景，良好高效的机械控制装置运行会有效保证输出主体的平稳有效，在现有的相关机械设计方案，相关成熟且可靠的控制手段还相对较少。在现有的机械装置中，有的方案是通过气动力或者液压力来电动多元实现变刚度控制，或者直接通过石膏浇筑方式来实现对于不同规格特定方案设计等，其相关方案均存在着较大的问题。首先通过电动来实现控制，最大的问题在于相关配套的设备较为庞杂，装置复杂且效率较差、辅助外骨骼设计成本高等问题；其次通
2、目前对于辅助外骨骼设计机械结构装置及方法领域，现存的相关控制手段存在结构复杂，造价昂贵，效果不佳，过程复杂以及经济性低且运动自由度度差等缺点，设计辅助外骨骼设计机械结构装置已然成为机械控制装置及方法领域的主流趋势。在所有的控制方式中，被动机械控制手段以其高效传动比于其他手段可靠性，在各工程实践领域中均应用广泛。将其用于辅助外骨骼设计过程中，不仅可以保障传动的精确稳定，并且可以根据实际需求而进行及时有效地拓展也是具有重要的现实性工程实践作用的。
技术实现思路
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技术实现思路
1、为了克服现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置，该装置具有造价低廉，原理结构简单，对环境要求低，控制效果好等优点。
2、本专利技术的目的通过如下技术方案实现：
3、该涉及到的一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置，该装置包括上臂装置、膝关节装置、下臂装置和驱动放大装置共四部分，上臂固定圈接头部位通过螺栓与人体上臂紧密贴合定位，中部穿过上臂夹板一端的中空扣；橡胶齿条i另一端通过螺钉连接于活页i一侧；活页i另一侧通过螺钉连接于上支板顶部；上支板端部通过螺钉连接于上悬臂板一侧，上悬臂板顶部通过螺钉连接于上支座，上支座一端焊接于上双曲梁一端，上双曲梁另一端通过螺钉连接于限位块i外侧面，限位块i通过旁侧的螺钉预紧程度实现紧固限位，限位块i内部设有两通孔并夹有紧固橡胶套i，外侧紧固橡胶套i介于上臂连杆i和限位块i之间，内侧紧固橡胶套i介于上臂连杆ii和限位块i之间，上臂连杆i和上臂连杆ii通过限位块i贴合人体肌肉外廓；上臂连杆i中部安装有转筒i贴合人体股肌外侧；上臂连杆ii卡合于橡胶齿条i的两齿之间，橡胶齿条i通过螺钉固定于上臂夹板内侧。上悬臂板通孔穿过有上连接曲杆，上连接曲杆中部安装有上关节转筒，上连接曲杆通过焊接有端部中空板实现曲杆保持臂向往复滑动，其端部板通过铆接连接有曲面弹簧上端，曲面弹簧下端通过铆接连接于下连接曲杆的端部中空板。曲杆两端部通过六角螺栓限位，避免脱离上连接曲杆和下连接曲杆的端部中空板限位作用。下连接曲杆中部安装有下关节转筒。曲杆中部穿过有固定环，固定环通过绑带捆绑于人体膝关节处。下臂固定圈接头部位通过螺栓与人体下臂紧密贴合定位，中部穿过下臂夹板一端的中空扣；橡胶齿条ii另一端通过螺钉连接于活页ii一侧；活页ii另一侧通过螺钉连接于下支板顶部；下支板端部通过螺钉连接于下悬臂板一侧，下悬臂板顶部通过螺钉连接于下支座，下支座一端焊接于下双曲梁一端，下双曲梁一端另一端通过螺钉连接于限位块ii外侧面，限位块ii通过旁侧的螺钉预紧程度实现紧固限位，限位块ii内部设有两通孔并夹有紧固橡胶套ii，外侧紧固橡胶套ii介于下臂连杆i和限位块ii之间，内侧紧固橡胶套ii介于下臂连杆ii和限位块ii之间，下臂连杆i和下臂连杆ii通过限位块ii贴合人体肌肉外廓；下臂连杆i中部安装有转筒ii贴合人体股肌外侧；下臂连杆ii卡合于橡胶齿条ii的两齿之间，橡胶齿条ii通过螺钉固定于橡胶齿条内侧。驱动放大装置分为驱动放大上臂装置、定位装置和驱动放大下臂装置三部分；驱动放大上臂装置通过联动块i固定在上臂连杆ii中部，联动块i通过螺钉连接于滑动支座i上表面，滑动支座i中转动装配于驱动放大上臂一端，驱动放大上臂另一端通过螺钉连接于转动活页i，转动活页i通过螺钉连接于定位滑块侧面；驱动放大上臂中部开有通孔穿过有连接环i，连接环i穿过连接于中位滑动支座i，中位滑动支座i通过螺钉连接于上臂夹板中部；定位滑块中空滑动于t型滑杆上，t型滑杆一端套有限位环，t型滑杆另一端通过螺钉连接于连接板一端，连接板另一端通过螺钉连接于上连接曲杆端部；驱动放大下臂装置通过联动块ii固定在下臂连杆ii中部，联动块ii通过螺钉连接于滑动支座ii上表面，滑动支座ii中转动装配于驱动放大下臂一端，驱动放大下臂另一端通过螺钉连接于转动活页ii，转动活页ii通过螺钉连接于定位滑块侧面；驱动放大下臂中部开有通孔穿过有连接环ii，连接环ii穿过连接于中位滑动支座ii，中位滑动支座ii通过螺钉连接于下臂夹板中部。一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置的方法为：通过上臂固定圈将上臂装置的上臂夹板固定于人体上臂外侧；上臂连杆i和上臂连杆ii通过限位块i紧锢于上臂肌肉凹面，通过上臂肌肉的伸缩变形通过驱动放大装置而带动其上臂连杆i，进而带动上臂连杆ii弹性卡合于橡胶齿条i的特定齿位，上述运动会拉压上双曲梁实现变刚度，即当肌肉舒张时上双曲梁回弹则外骨骼整体表现出较大刚度而降低身体负载对臂肢的压迫，当肌肉压缩时上双曲梁回弹则外骨骼整体表现出较小刚度而降低外骨骼对臂肢的压迫性；上连接曲杆通过焊接有端部中空板实现曲杆保持臂向往复滑动，其端部板通过铆接连接有曲面弹簧上端，曲面弹簧下端通过铆接连接于下连接曲杆的端部中空板相比其他类型的控制方法，通过上述方法将上臂装置与下臂装置实现紧密连接的同时，可根据人体关键肌肉处的变形而实现实时调整，保障了整个外骨骼工作的流畅性本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置，该装置包括上臂装置(1)、膝关节装置(2)、下臂装置(3)和驱动放大装置(4)共四部分，通过该四部分的相互配合作用而实现该机械装置可以依据人的不同臂肢尺寸的屈伸要求而进行适当的变刚度辅助作业，尤其通过上臂-膝关节-下臂三段式联动式变刚度更加符合人体结构的运动规律，通过非线性刚度可以实现高承载和低频隔振等多样化的力学需求，曲梁结构关于臂肢呈两侧对称分布实现不同弯曲角度下的均匀受力挤压拉伸，进而可保证整个机械运行的稳定性，该装置包括：上臂固定圈(1-1)接头部位通过螺栓与人体上臂紧密贴合定位，中部穿过上臂夹板(1-2)一端的中空扣；橡胶齿条I(1-12)另一端通过螺钉连接于活页I(1-3)一侧；活页I(1-3)另一侧通过螺钉连接于上支板(1-4)顶部；上支板(1-4)端部通过螺钉连接于上悬臂板(1-5)一侧，上悬臂板(1-5)顶部通过螺钉连接于上支座(1-6)，上支座(1-6)一端焊接于上双曲梁(1-7)一端，上双曲梁(1-7)另一端通过螺钉连接于限位块I(1-8)外侧面，限位块I(1-8)通过旁侧的螺钉预紧程度实现紧固限位，限位块I(1-8)内...
【技术特征摘要】
1.一种仿生肌肉变刚度外骨骼机械装置，该装置包括上臂装置(1)、膝关节装置(2)、下臂装置(3)和驱动放大装置(4)共四部分，通过该四部分的相互配合作用而实现该机械装置可以依据人的不同臂肢尺寸的屈伸要求而进行适当的变刚度辅助作业，尤其通过上臂-膝关节-下臂三段式联动式变刚度更加符合人体结构的运动规律，通过非线性刚度可以实现高承载和低频隔振等多样化的力学需求，曲梁结构关于臂肢呈两侧对称分布实现不同弯曲角度下的均匀受力挤压拉伸，进而可保证整个机械运行的稳定性，该装置包括：上臂固定圈(1-1)接头部位通过螺栓与人体上臂紧密贴合定位，中部穿过上臂夹板(1-2)一端的中空扣；橡胶齿条i(1-12)另一端通过螺钉连接于活页i(1-3)一侧；活页i(1-3)另一侧通过螺钉连接于上支板(1-4)顶部；上支板(1-4)端部通过螺钉连接于上悬臂板(1-5)一侧，上悬臂板(1-5)顶部通过螺钉连接于上支座(1-6)，上支座(1-6)一端焊接于上双曲梁(1-7)一端，上双曲梁(1-7)另一端通过螺钉连接于限位块i(1-8)外侧面，限位块i(1-8)通过旁侧的螺钉预紧程度实现紧固限位，限位块i(1-8)内部设有两通孔并夹有紧固橡胶套i(1-9)，外侧紧固橡胶套i(1-9)介于上臂连杆i(1-10)和限位块i(1-8)之间，内侧紧固橡胶套i(1-9)介于上臂连杆ii(1-11)和限位块i(1-8)之间，上臂连杆i(1-10)和上臂连杆ii(1-11)通过限位块i(1-8)贴合人体肌肉外廓；上臂连杆i(1-10)中部安装有转筒i(1-13)贴合人体股肌外侧；上臂连杆ii(1-11)卡合于橡胶齿条i(1-12)的两齿之间，橡胶齿条i(1-12)通过螺钉固定于上臂夹板(1-2)内侧。上悬臂板(1-5)通孔穿过有上连接曲杆(2-1)，上连接曲杆(2-1)中部安装有上关节转筒(2-5)，上连接曲杆(2-1)通过焊接有端部中空板实现曲杆(2-2)保持臂向往复滑动，其端部板通过铆接连接有曲面弹簧(2-3)上端，曲面弹簧(2-3)下端通过铆接连接于下连接曲杆(2-4)的端部中空板。曲杆(2-2)两端部通过六角螺栓限位，避免脱离上连接曲杆(2-1)和下连接曲杆(2-4)的端部中空板限位作用。下连接曲杆(2-4)中部安装有下关节转筒(2-6)。曲杆(2-2)中部穿过有固定环(2-7)，固定环(2-7)通过绑带(2-8)捆绑于人体膝关节处。下臂固定圈(3-1)接头部位通过螺栓与人体下臂紧密贴合定位，中部穿过下臂夹板(2-2)一端的中空扣；橡胶齿条ii(3-12)另一端通过螺钉连接于活页ii(3-3)一侧；活页ii(3-3)另一侧通过螺钉连接于下支板(3-4)顶部；下支板(3-4)端部...
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