[發明專利]一種用于原地舉升負載的上肢助力機構

有效

• 申請號: 201810830979.3
• 申請日: 2018-07-26
• 公開（公告）號: CN108724152B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 李鑫;陳琳;常遠;王道臣;張利劍
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/12
• 代理公司: 北京天達知識產權代理事務所(普通合伙) 11386
• 代理人: 馬東偉;胡時冶

本發明涉及一種上肢助力機構，包括：前臂機構、上臂機構、后背板、肩關節板；前臂機構一端為負載固定部，另一端與上臂機構的一端通過肘關節轉盤連接；上臂機構的另一端與肩關節板通過肩關節轉盤連接；上臂機構設有齒輪組，齒輪組能夠使上臂機構與肘關節轉盤連接的一端轉動；肩關節板與后背板連接；齒輪組由第一電機驅動進行轉動，肩關節轉盤由第二電機驅動進行轉動，肘關節轉盤由第三電機驅動進行轉動。本發明根據對操作人員原地舉升負載受力分析設計了三自由度助力形式，實現精準助力，避免了更多自由度助力的引入帶來助力機構自身重量的提升以及機構冗余性。

技術領域

本發明涉及助力機械技術領域，尤其涉及一種用于原地舉升負載的上肢助力機構。

背景技術

目前，裝卸貨物等物流作業過程中存在以下問題：

1、數量大且質量較輕的負載重物靠單人反復搬運，時間久后會導致操作人員肌肉酸痛；

2、質量大的重型負載單人無法獨立作業，需要多人協同，增加了人力成本。

因此，通過對操作人員的外部助力實現單人作業能力的提升是解決以上問題的關鍵所在。

專利《七自由度上肢助力外骨骼機器人》(201510101996.X)、《一種主被動混合上肢康復訓練外骨骼》(201610161507)主要面向的是癱瘓病人的康復醫療領域設計的上肢外骨骼，因此其并未考慮外骨骼自身重量，并且自由度盡量與人上肢貼合，這樣才能保證上肢恢復的有效性，但此種形式的外骨骼由于自由度較多導致機構較為復雜且質量較大，因此不適于舉升負載使用。

專利《一種可穿戴搬運助力裝置》(201610154098)主要是考慮了從地面搬起重物時對腰部進行助力，而并未對上肢進行有效助力；《一種用于輔助搬運的全身外骨骼助力機器人》(201611165523)主要是面向搬運助力的外骨骼，其機構主要是對矢狀面內以及冠狀面的關節進行助力，并不適用于舉升負載。

發明內容

鑒于上述的分析，本發明旨在提供一種用于原地舉升負載的上肢助力機構，用以解決現有機構不能再舉升負載時為操作人員提供科學的助力的問題。

本發明的目的主要是通過以下技術方案實現的：

本發明的一個實施例中，一種用于原地舉升負載的上肢助力機構，上肢助力機構包括：前臂機構、上臂機構、后背板、肩關節板；

前臂機構一端為負載固定部，另一端與上臂機構的一端通過肘關節轉盤連接，且實現前臂機構在矢狀面內轉動；上臂機構的另一端與肩關節板通過肩關節轉盤連接，且實現上臂機構在矢狀面內轉動；上臂機構設有齒輪組，齒輪組能夠使上臂機構與肘關節轉盤連接的一端轉動，且轉動軸與上臂機構的軸線平行或重合；肩關節板與后背板連接；

齒輪組由第一電機驅動進行轉動，肩關節轉盤由第二電機驅動進行轉動，肘關節轉盤由第三電機驅動進行轉動。

本發明的一個實施例中，齒輪組包括：驅動齒輪和從動齒輪；驅動齒輪和從動齒輪相互嚙合；

上臂機構包括：轉動部和固定部；轉動部和固定部的軸線共線，且轉動部能夠繞軸線轉動；轉動部和固定部連接；

固定部和第一電機固定連接，固定部和肩關節轉盤通過肩關節支座固定連接，且肩關節轉盤帶動固定部轉動；第一電機的輸出軸與驅動齒輪固定連接；轉動部與從動齒輪連接，并與肘關節轉盤的轉軸通過肘關節支座連接，且從動齒輪帶動轉動部轉動。

本發明的一個實施例中，從動齒輪為設置在轉動部的半齒輪。

本發明的一個實施例中，第二電機固定安裝在后背板上，且第二電機的輸出軸上固定安裝有肩關節拉線轉盤，第二電機的輸出軸上設有第二電機制動器；肩關節拉線轉盤與肩關節轉盤均與肩關節拉線連接。