【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可穿戴康复辅助机器人，具体地，涉及一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器及应用。
技术介绍
1、随着科技进步，近年来仿生机器人技术迎来了飞速的发展，其中，安全，高效，适应能力强的软体机器人更是成为机器人领域的研究热点。
2、软体机器人的柔性和可变形特性使其能够模仿生物体的运动和变形能力，从而更好地适应各种任务和环境。它可以具备类似肌肉和骨骼的功能，实现更自然、灵活的运动。这种特性使得软体机器人在医疗康复中发挥重要作用，例如康复辅助装置等方面。
3、受到风琴结构的启发，现有技术中提出了一种可折叠膝关节辅助气动弯曲制动器，其由热塑性聚氨酯薄膜热压密封成多层气室结构，穿戴于患者膝关节处，通过改变气室内压强驱动其做扇形开合运动，带动患者膝盖完成屈伸动作。但是这类可折叠性，大扭矩，大变形驱动器穿戴在高自由度关节上时，在空间中进行伸展变形，无法克服非运动方向的额外力或力矩，会产生侧倾，无法到达指定变形方位。此外，在呼吸辅助领域，相关软体机器人的研究目前还是空白。
4、在呼吸辅助领域，存有一种呼吸康复机器人，它使用三个电机驱动，能够进行竖直方向的抬升运动，对患者的手臂进行推拉运动，并对患者的腹部进行挤压运动。前两种运动可以减轻患者上身的重量，扩张收缩胸腔，这种机器人能够帮助患者排出体内的废气，促进气体交换。但是该种用于呼吸辅助的刚性机器人存在许多缺陷，这些缺陷包括结构复杂、安全性低、噪音大、零件易磨损等。由于其刚性的本质，它们在与人类进行交互时存在潜在的安全隐患。刚性机器人的复杂结构
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器及应用。
2、根据本专利技术的一个方面，提供一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，包括：
3、一气囊单元结构，所述一气囊单元结构包括单个能够扩展收缩的气囊单元；
4、二气囊单元结构，所述二气囊单元结构包括两个能够扩展收缩的气囊单元；
5、所述一气囊单元结构和二气囊单元结构相互间隔层叠，使气囊单元呈2-1-2-1-2式的多层构型，位于顶层的两个气囊单元在充气时呈v状构型；
6、所有一气囊单元结构和所述二气囊单元结构的同一侧合并连接，剩余的另一侧散开，呈风琴式构型。
7、优选地，所述气囊单元，包括：
8、软体密封球体气囊，所述软体密封球体气囊设有气嘴端；
9、弹性限制层，所述弹性限制层为袋状结构，其开设一个或两个气嘴口，弹性限制层内部对应放置一个或两个所述软体密封球体气囊，构成一气囊单元结构或二气囊单元结构；
10、气嘴，所述气嘴从所述弹性限制层外部经所述气嘴口插入其内部的所述软体密封球体气囊的气嘴端；
11、固定连接件，所述固定连接件在所述气嘴口处将所述气嘴连接固定；
12、气管，所述气管与所述气嘴接插。
13、优选地，所述软体密封球体气囊包括两个形状相同、大小相等的橡胶气芯；将其中一个橡胶气芯折叠变小，并将这个较小的橡胶气芯嵌入较大的橡胶气芯内，两者的气嘴端堆叠均匀。
14、优选地，所述气嘴前端插入橡胶气芯的气嘴端，后端在所述弹性限制层外露出用于连接气管的部分；所述气嘴端与气嘴之间填充胶水粘合。
15、优选地，所述弹性限制层为黑色弹性织物限制层；
16、所述黑色弹性织物限制层对折为矩形，对折边为矩形的长边，与对折边连接的两边为短边；所述对折边设置一个或两个气嘴口，通过所述气嘴口将所述软体密封球体气囊的气嘴端安装定位，与外部气管连接，接插外部气源，实现气源与所述软体驱动器相互连接与分离；
17、对于一气囊单元结构，将软体密封球体气囊放置对折的黑色弹性织物限制层中，缝合对折后未剪出气嘴口的长边及短边，构成单腔袋状结构；
18、对于二气囊单元结构，缝合对折的黑色弹性织物限制层的中心对称线，将两个软体密封球体气囊分别置于中心对称线两侧，缝合黑色弹性织物限制层对折后未剪出气嘴口的长边及短边，形成双腔袋状结构。
19、优选地，上下相邻层的一气囊单元结构和二气囊单元结构之间通过针线缝合实现连接，缝合轮廓呈长方形。
20、优选地，所述黑色弹性织物限制层选用松紧带，其拉伸方向与所述气囊单元的气嘴端朝向一致。
21、优选地，所有一气囊单元结构和二气囊单元结构的黑色弹性织物限制层未剪出气嘴口的长边汇总合并缝合。
22、根据本专利技术的第二个方面，提供一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器的应用，包括：选用多个适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，多个驱动器包含多种尺寸；
23、将多个驱动器在人体矢状面两侧对称放置，整体包覆住人体的大臂、肩关节和背部。
24、通过同时对多个驱动器进行充气或放气，实现多个驱动器的膨胀与收缩，从而调整人体手臂的角度，辅助胸部实现收缩与扩张，进行呼吸辅助。
25、优选地，大臂摆放于所述驱动器顶部的v型构型中心轴处。
26、与现有技术相比，本专利技术实施例具有如下的一种有益效果：
27、本专利技术实施例中的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，采用2-1-2-1-2式的构型方式，提高了软体驱动器的结构强度和输出扭矩，能够有效地提供呼吸辅助过程中的胸腔扩展收缩辅助力。
28、本专利技术实施例中的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其顶层采用的v型构型，能够确保在穿戴过程中实现准确的定位和良好的贴合度，从而最大限度地提高与病人接触时的穿戴舒适性和稳定性。这一设计有效解决了传统刚性驱动器与人体接触时可能产生的强烈作用力问题。此外，v型构型还能有效地将穿戴受力作用点集中在装置的对称面上。在手臂发生偏转、侧翻等运动趋势时，该设计能够实现有效纠偏，克服了软体驱动器在实际工作中易受弯矩影响而发生侧倾的问题。
29、本专利技术实施例中的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其制作过程清晰明了，摒弃了传统的浇注成型和模具制作方式，简化了装配流程，使零部件易于更换，显著提升了软体驱动器的使用寿命，进而提高了呼吸辅助过程中胸腔扩展收缩的效率。
30、本专利技术实施例中的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其结构设计独特，具备高度的柔顺性和轻量化特点，显著提升了人机交互的安全性。
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1.一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述气囊单元，包括：
3.根据权利要求2所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述软体密封球体气囊包括两个形状相同、大小相等的橡胶气芯；将其中一个橡胶气芯折叠变小，并将这个较小的橡胶气芯嵌入较大的橡胶气芯内，两者的气嘴端堆叠均匀。
4.根据权利要求3所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述气嘴前端插入橡胶气芯的气嘴端，后端在所述弹性限制层外露出用于连接气管的部分；所述气嘴端与气嘴之间填充胶水粘合。
5.根据权利要求2所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述弹性限制层为黑色弹性织物限制层；
6.根据权利要求5所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，上下相邻层的一气囊单元结构和二气囊单元结构之间通过针线缝合实现连接，缝合轮廓呈长方形。
8.根据权利要求5所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所有一气囊单元结构和二气囊单元结构的黑色弹性织物限制层未剪出气嘴口的长边汇总合并缝合。
9.一种基于权利要求1-8任一项所述的适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器的应用，其特征在于，包括：
10.根据权利要求9所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器的应用，其特征在于，大臂摆放于所述驱动器顶部的V型构型中心轴处。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述气囊单元，包括：
3.根据权利要求2所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述软体密封球体气囊包括两个形状相同、大小相等的橡胶气芯；将其中一个橡胶气芯折叠变小，并将这个较小的橡胶气芯嵌入较大的橡胶气芯内，两者的气嘴端堆叠均匀。
4.根据权利要求3所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述气嘴前端插入橡胶气芯的气嘴端，后端在所述弹性限制层外露出用于连接气管的部分；所述气嘴端与气嘴之间填充胶水粘合。
5.根据权利要求2所述的一种适用于呼吸辅助胸腔扩展收缩的风琴式软体驱动器，其特征在于，所述弹性限制层为黑色弹性织物限制层；
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【专利技术属性】
技术研发人员：费燕琼，蒲子涵，周思芃，袁绍珂，
申请(专利权)人：上海交通大学深圳研究院，
类型：发明
国别省市：
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