[實用新型]氣動人工肌肉外骨骼裝置

有效

• 申請號: 202021000207.6
• 申請日: 2020-06-04
• 公開（公告）號: CN212352012U
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 周鵬;萬建新;喻長江;許竟文;張新菊;徐松;仲路
• 申請（專利權）人: 南京智城機械科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/14
• 代理公司: 南京行高知識產權代理有限公司 32404
• 代理人: 趙洪玉

本實用新型涉及一種氣動人工肌肉外骨骼裝置，包括背架以及由相互固接的第一臂桿和第二臂桿構成的臂桿，所述臂墊設置在第一臂桿上，所述背架的兩側分別設有一個拉力裝置；所述拉力裝置包括支撐桿和氣動人工肌肉，所述第一臂桿和第二臂桿的連接處與支撐桿的頂部鉸接，所述支撐桿的底部與背架鉸接；所述氣動人工肌肉的底部與支撐桿連接，所述氣動人工肌肉與第二臂桿連接；兩個拉力裝置的氣動人工肌肉之間通過導氣管連通，所述導氣管上設有進氣閥和排氣閥。該裝置能夠大幅度降低長時間舉起重物及重復性動作對人類上肢肌肉與骨骼帶來造成的傷害。

技術領域

本實用新型涉及一種氣動人工肌肉外骨骼裝置，屬于上肢外骨骼技術領域。

背景技術

在工業、農業等許多領域，絕大多數工人或農民經常需要長時間處理大量的流水線或大面積的農作物，長時間的重復性動作和長時間的手臂高抬狀態對工人與農民造成一定的傷害，在這種背景下，為了能夠給手臂提供支撐以避免此類工作帶來的病痛的外骨骼設備，增強放大人體的出力效果，上肢外骨骼助力裝置的研究逐漸興起，并具有越來越廣泛的應用前景。

傳統的上肢外骨骼助力裝置采用的是與人類上肢運動相同結構的串聯機構，導致肘部執行器的自重成為外骨骼負重的一部分，使得外骨骼助力裝置的負載能力降低；另外，現有的外骨骼助力裝置通過與人類的肩、大臂、肘、小臂和手等進行耦合來實現人體上肢的各種運動，包括伸、屈、外展、內收和回旋等，由于各部件往往存在剛度差，可會導致出現引起人體受傷的安全的問題。

發明內容

本實用新型要解決技術問題是：提供一種能夠大幅度降低長時間舉起重物及重復性動作對人類上肢肌肉與骨骼造成傷害的氣動人工肌肉外骨骼裝置。

為了解決上述技術問題，本實用新型提出的技術方案是：一種氣動人工肌肉外骨骼裝置，包括背架和臂桿，所述臂桿上設有用于支撐手臂的臂墊；所述臂桿由相互固接的第一臂桿和第二臂桿構成，所述臂墊設置在第一臂桿上，所述背架的兩側分別設有一個拉力裝置；所述拉力裝置包括支撐桿和氣動人工肌肉，所述第一臂桿和第二臂桿的連接處與支撐桿的頂部鉸接，所述支撐桿的底部與背架鉸接；所述氣動人工肌肉的底部與支撐桿連接，所述氣動人工肌肉與第二臂桿連接；兩個拉力裝置的氣動人工肌肉之間通過導氣管連通，所述導氣管上設有進氣閥和排氣閥。優選的，所述支撐桿的長度可調，從而可以適用不同身高的穿戴者。

氣動人工肌肉為現有技術，可由外部提供的壓縮空氣驅動作推拉動作，其過程就像人體的肌肉運動，它可以提供很大的力量，而重量卻比較小。氣動人工肌肉會在達到推拉極限時自動制動，不會突破預定的范圍。

本實用新型在使用時，佩戴者將兩個手臂固定到臂墊上，調整角度使兩氣動人工肌肉分別位于人體的兩手臂后側；然后使用打氣筒或氣泵將氣動人工肌肉內部氣壓調至合適，氣動人工肌肉產生的助力通過臂桿作用于人的手臂，通過可調支撐桿下部的球形關節將上肢負重轉移至人體的髖部，使得人雙臂和脊椎的負擔大大降低，從而起到提供助力的效果；當佩戴者需要調整助力大小時，可以通過充氣或排氣調整氣缸內部氣壓，從而改變助力的大小。

本實用新型通過氣動人工肌肉對臂桿產生的力提供緩沖，沖擊負載和負載過載具有較強的適應能力，使佩戴者有很好的體驗感，具有安全系數高，減負效果好，助力支持大，人機融合，運動靈活方便等優點，尤其在長時間的舉手抬臂工作的時候，如農業的修剪、采摘、套袋，工業的維修維護、流水線的搬運、建筑安裝等些場景中有著明顯的減負效果，可運用于流水線生產、水果采摘、水果套袋、修枝剪葉、室內裝修、廣告牌安裝、飛機維修以及軍事領域等。

上述技術方案的進一步改進是：所述背架上設有打氣筒或電池供電的氣泵，所述打氣筒或氣泵的出氣口與所述進氣閥連通。這樣在使用過程中，可根據需要隨時增加氣動人工肌肉的氣壓或者通過排氣閥減小氣動人工肌肉的氣壓，從而調整助力大小。