[發明專利]一種氣動助力裝置用上肢結構

有效

• 申請號: 201610052183.0
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105415353B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 朱延河;張宗偉;蔡雪風;趙杰;朱珊;張睿;何安迪;梁旭;楊磊
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 牟永林

技術領域

本發明涉及一種上肢結構，具體涉及一種氣動助力裝置用上肢結構，屬于助力機械領域。

背景技術

目前，外骨骼助力裝置的研究逐漸興起，具有廣泛的應用前景，如助老助殘，醫療康復，工業生產，地震救援，單兵作戰等領域。一般的助力外骨骼具有以下特點：可以檢測人體的運動意圖；和人體類似的關節自由度和關節轉動空間；具有必要的關節主動驅動以輔助出力；自帶控制系統和能源系統；具有一定的安全防護機制。

助力外骨骼按照動力傳遞的目的，可分為兩種情況：外骨骼帶動人體運動和人體帶動外骨骼運動，其主要區別體現在“人-機”連接信息交互裝置的設計和系統控制策略的制定上。

對于助老助殘或醫療康復領域，外骨骼的目的是輔助人體自身肌肉的運動，以達到幫助老人抬腿，或幫助病人做肌肉功能恢復訓練等目的。需要外骨骼設定好各關節的運動規劃，或檢測人體的肌電信號、肢體運動方向等方法判斷人體的運動意圖，帶動穿戴者運動，或者減小穿戴者運動所需要的消耗，此時人體和外骨骼之間需要動力的傳遞，因此“人-機”之間緊密固連。

對于工業生產，地震救援或單兵作戰等應用領域，面對的是正常的健康工人或消防戰士，外骨骼的目的不是輔助人體自身肌肉的運動，而是增強放大人體的出力效果，此時，人機連接機制的設計中，“人-機”之間需要傳遞的不是動力，而僅僅是檢測到的人體運動信息。此時，“人-機”之間的捆綁連接是一種彈性連接，傳遞的是微小的交互力信息。基于以上所述，公開號為CN104552276A、公開日為2015年4月29日的發明專利公開了一種氣動肌肉驅動的外骨骼助力機構，但該文獻中沒有披露如何使用簡單的機械反饋實現全部控制過程的無電化。

發明內容

本發明為解決現有助力機械均是采用電動控制，無法實現機械反饋及全部控制無電話的問題，進而提出一種氣動助力裝置用上肢結構。

本發明為解決上述問題采取的技術方案是：本發明包括背部組件、兩個肩部組件、兩個大臂組件、兩個小臂組件和兩個腕部組件，每個大臂組件通過一個肩部組件與背部組件相對應的一側連接，每個大臂組件分別與一個小臂組件連接，每個腕部組件分別與一個小臂組件連接。

進一步的，背部組件包括背部安裝板、背軸、兩個背部滑槽件和兩個背部滑塊件，背軸豎直插裝在背部安裝板的背面，每個背部滑槽件的一端均與背軸連接，每個背部滑槽件上分別安裝一個背部滑塊件。

進一步的，每個肩部組件包括肩后彎桿、肩前彎桿、肩背連接軸和肩連接軸肩后彎桿的一端通過肩背連接軸與相對應的一個背部滑塊件連接，肩前彎桿的一端通過肩連接軸與肩后彎桿的另一端連接。

進一步的，每個大臂組件包括大臂氣動肌肉、肩大臂連接件、大臂中間連接塊和大臂端部連接件，大臂氣動肌肉的一端通過肩大臂連接件與相對應的一個肩前彎桿的另一端鉸接，大臂中間連接塊安裝在大臂氣動肌肉的中部，大臂端部連接件安裝在大臂氣動肌肉的另一端。

進一步的，每個小臂組件包括小臂組成桿件和小臂端部連接件，小臂組成桿件的一端通過小臂端部連接件與相對應的一個大臂端部連接件鉸接。

進一步的，每個手腕組件包括手環、手環滑槽件、托板和托板軸，手環滑槽件安裝在小臂組成桿件的內側，托板通過托板軸與小臂組成桿件的另一端連接，手環安裝在手環滑槽件的滑槽內。

本發明的有益效果是：1、首次把氣動肌肉引入快遞助力行業，提高了外骨骼與人體動作的協調性，同時使之具有質量體積小，安全可靠等優點；2、本發明在設計中并沒有使用復雜的策略來進行氣動肌肉的控制，而是使用較為簡單的機械反饋式調節，全部控制過程實現“無電化”。由于氣動肌肉本身的特性又使它可以很容易的實現在某一個部位鎖死的功能。從而可以有效減輕快遞員在工作中最常見的肌肉負擔；4、本發明與操作者腳部的腳踏式壓縮氣體補充裝置配合使用。利用了快遞員在行走中的重力勢能的改變來為儲氣裝置補充氣體。原理類似高壓氣筒，能夠將人體重力勢能變化而產生的無用功轉變為有用功，實現能量的可持續化。同時減少快遞員返回氣泵處充氣的次數，使該裝置使用更為方便。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖，圖2是圖1的俯視圖。

具體實施方式

具體實施方式一：結合圖1和圖2說明本實施方式，本實施方式所述一種氣動裝置用上肢結構包括背部組件1、兩個肩部組件2、兩個大臂組件3、兩個小臂組件4和兩個腕部組件5，每個大臂組件3通過一個肩部組件2與背部組件1相對應的一側連接，每個大臂組件3分別與一個小臂組件4連接，每個腕部組件5分別與一個小臂組件4連接。