[發明專利]可穿戴肩部助力外骨骼

在審

• 申請號: 201811135764.6
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN108839006A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 尚可;許香照;寧保鋒;趙富鼎;崔鐵瀚
• 申請（專利權）人: 赤源動力（大連）科技有限責任公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 大連非凡專利事務所 21220
• 代理人: 曲寶威

本發明公開了一種可穿戴肩部助力外骨骼，包括穿戴部分、與穿戴部分相接的對稱設置的支撐部分、連接在每個支撐部分上端的對稱設置的手臂機構、與手臂機構相接的卷簧式驅動機構；所述的卷簧式驅動機構設置在穿戴部分中的腰帶的后部，卷簧式驅動機構中產生助力的拉線位于拉線管內，拉線的端頭與手臂機構相接。具有結構簡單，驅動部分離開肩、臂等活動部位，增加穩定性，減少肩、臂部位的部件，整體質量輕，應用過程中不與其他相關設備發生干涉現象，也不對操作者自身產生任何影響，使用靈活可靠的優點。

技術領域

本發明涉及一種可穿戴肩部助力外骨骼，是一種利用彈性元件為人體手臂提供支撐力的設備。

背景技術

目前，肩部助力無源外骨骼是一種利用彈性元件為人體手臂提供支撐力的設備。其特點在于不需要任何能源輸入，僅通過彈性元件的應用以及機械結構設計實現了對人體手臂提供向上的全范圍支撐力。因為該類外骨骼需要配合人體手臂以及肩部的運動，所以需要與人體肩部相同的自由度以及靈活性。否則將會對穿戴者的運動產生阻礙以此導致了不適感甚至影響功能性。整體設備還應該緊貼于人體，防止突出人體的機械結構與工作環境中其他物體發生刮碰。外骨骼整體設計上還需考慮人體工學問題，防止設備與穿戴者身體各部位發生碰撞。生產過程中該設備需要長時間穿戴，因此該設備應進行結構優化來降低重量，防止穿戴疲勞。

傳統無源肩部助力外骨骼設備的彈性驅動裝置大多置于肩膀處，其驅動裝置內包含了驅動所需的機械結構以及拉簧，壓簧，卷簧或氣彈簧等彈性驅動元件。整體驅動設備的重量都集中于需要在使用過程中不斷移動的部位，由于慣性原因增加的了移動阻力以及降低了移動過程中的穩定性。驅動裝置的體積使得肩部裝置具有剮蹭的可能性，既是對外骨骼設備本身的損傷，也會對生產環境中其他設備造成安全隱患。

傳統無源肩部助力外骨骼的肩部框架往往采用通過一個或多個豎直方向的轉軸方式進行設計。豎直轉軸這種方式使得肩部框架結構必須置于人體肩膀之上或者需要復雜的多軸系統至于背部。肩部上方的肩部框架結構存在著與人體頭部運動產生碰撞的可能性，存在著安全隱患。此類肩部框架本身也增加了額外的重量。多軸式系統復雜程度高，雖然肩部上方不存在機械結構，但是卻增加了身體后部的零件數量以及外骨骼的空間體積。由于背部延伸過大同樣存在著剮蹭以及碰撞的安全隱患。

發明內容

本發明的目的是提供一種結構簡單，驅動部分離開肩、臂等活動部位，增加穩定性，減少肩、臂部位的部件，整體質量輕，應用過程中不與其他相關設備發生干涉現象，也不對操作者自身產生任何影響，使用靈活可靠的可穿戴肩部助力外骨骼。

本發明的可穿戴肩部助力外骨骼，包括穿戴部分、與穿戴部分相接的對稱設置的支撐部分、連接在每個支撐部分上端的對稱設置的手臂機構、與手臂機構相接的卷簧式驅動機構；所述的卷簧式驅動機構設置在穿戴部分中的腰帶的后部，卷簧式驅動機構中產生助力的拉線位于拉線管內，拉線的端頭與手臂機構相接。

所述的手臂機構包括支臂，支臂的一端連接有托起手臂的支撐框架，支臂的另一端通過支臂軸與轉臂的一端轉動連接，轉臂的另一端通過轉臂軸與連接臂的一端轉動連接，在連接臂的另一端轉動連接有過輪，罩在過輪外側的過輪罩連接在連接臂上，過輪的轉軸與轉臂軸平行，轉臂軸與支臂軸垂直；在連接臂的側面固定連接有連接架，連接架上設有連接孔；在連接臂的端頭連接有支架，套管通過一對帶肩軸承安裝在支架上，套管上端螺紋連接有軸向鎖緊的上螺帽，套管下端螺紋連接有固定拉線管端頭的下螺帽；與手臂機構相接拉線穿過下螺帽、套管、上螺帽的中心孔，并且繞過過輪后端頭通過連接件掛接在掛軸上，掛軸連接在轉臂的端頭上；拉線管位于套管和卷簧式驅動機構之間；手臂機構通過連接架和連接孔及銷軸轉動連接在安裝架上，安裝架固定連接在支撐部分中的支桿上端。

所述的卷簧式驅動機構包括卷簧殼，卷簧殼上設有開口，卷簧位于卷簧殼內，卷簧外端頭鉤掛在開口上，卷簧殼的一側有左殼蓋，另一側有右殼蓋，在左殼蓋中心孔處設有左軸承，在右殼蓋中心孔處設有右軸承；在卷簧殼上通過螺釘固定有壓蓋，拉線繞在卷簧殼外圓周上并且端頭通過壓蓋固定壓緊在卷簧殼上；