[發明專利]一種可穿戴的仿生肘關節機構

在審

• 申請號: 202111140687.5
• 申請日: 2021-09-28
• 公開（公告）號: CN113907926A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 汪強;俞文燦;任偉華;田利剛;賀賽賽
• 申請（專利權）人: 浙江國豐集團有限公司
• 主分類號: A61F2/58
• 分類號: A61F2/58
• 代理公司: 杭州知見專利代理有限公司 33295
• 代理人: 黃娟

本發明涉及一種仿生穿戴結構。一種可穿戴的仿生肘關節機構，其特征在于：包括肘部支架和臂部支架，所述的臂部支架包括大臂支架和小臂支架，肘部支架和臂部支架通過連接支架連接；在連接支架上設有助力結構，所述的助力結構包括彎曲助力部件和伸直助力部件；通過助力結構改變大臂支架和小臂支架之間的夾角。本發明提供了一種可穿戴機構體積小，質量輕，柔度好，控制系統簡單的一種可穿戴的仿生肘關節機構；解決現有技術中仿生肘關節可穿戴機構體積大、質量沉，柔度差的技術問題。

技術領域

本發明涉及一種仿生穿戴結構，尤其涉及一種基于張拉整體結構的仿生肘關節機構。

背景技術

仿生肘關節可穿戴機器人具有運動靈活性高和自適應性強等特點，在穿戴運動過程中能夠實現適應性半自主復位的肘部的屈伸。與傳統工業機器人、剛性結構機器人等相比較，基于張拉整體的仿生肘關節可穿戴機器人面對不同的環境情況，如遇到非設計運動方向的力等工作情況，能夠通過張拉整體結構構成的張力網格，將沖擊力均勻的分布在每一個構件上，提高應對沖擊力的能力，使機構可以承受較大沖擊而不出現故障乃至損壞。而現有的肘關節可穿戴機器人僅能夠實現人體肘關節屈仲的運動功能，缺少對于部分肘關節的生物結構功能詳細的探索，一般采用簡單的絞連接設計，僅能簡單的在結構方面模仿人體肘關節生物學特征，其他生物學特征仍需要通過控制系統等進行進一步完善。雖然仿生肘關節機構在助力和康復方面得到了極大的關注，取得了一定進展，但與人體肘關節結構相比較，仍存在體積大、質量沉，柔度差，控制系統復雜等缺點。

發明內容

本發明提供了一種可穿戴機構體積小，質量輕，柔度好，控制系統簡單的一種可穿戴的仿生肘關節機構；解決現有技術中仿生肘關節可穿戴機構體積大、質量沉，柔度差的技術問題。

本發明的上述技術問題是通過下述技術方案解決的：一種可穿戴的仿生肘關節機構，其特征在于：包括肘部支架和臂部支架，所述的臂部支架包括大臂支架和小臂支架，肘部支架和臂部支架通過連接支架連接；在連接支架上設有助力結構，所述的助力結構包括彎曲助力部件和伸直助力部件；通過助力結構改變大臂支架和小臂支架之間的夾角。肘部支架套接在人體的肘部位置，臂部支架的大臂支架和小臂支架分別位于肘部支架的兩側，通過連接支架與肘部支架連接。臂部支架隨著人大臂和小臂以肘關節為圓心的相互運動而運動，形成一個仿生穿戴的效果，安裝在連接支架上的助力結構，在臂部支架隨著人體胳膊伸展和彎曲的動作而動的時候，助力結構給臂部支架相對肘部支架提供一個動力，讓整體結構基于張拉整體結構的仿生效果好。助力結構在根據臂部的動作分為彎曲助力部件和伸直助力部件，在胳膊彎曲和伸直狀態時提供助力，靈活性好，穩定性強。

作為優選，所述的肘部支架包括上端支架、下端支架和兩個側面支架，上端支架和下端支架的兩端分別位于兩個側面支架的上下兩端。兩個側面支架位于肘部的兩側，上端支架和下端支架分別位于肘部的上下端，從而對肘部形成一個包圍的狀態，能實現跟隨運動和整體框架的搭建。

作為優選，所述的伸直助力部件包括滑塊，滑塊安裝在導柱上，導柱安裝在側面支架上，在導柱的兩端設有止擋塊，在滑塊和下止擋塊之間安裝有壓簧。壓簧始終處于壓縮狀態，在伸直時，壓簧給滑塊提供一個向上的推力，從而助力兩個鉸接在止擋塊上的兩個下連接支架向上伸展，兩個下連接支架的夾角變大，實現助力胳膊伸直狀態。

作為優選，所述的連接支架包括上連接支架組和兩組相互鉸接的下連接支架組，所述的下連接支架組與分別與臂部支架的大臂支架和小臂支架相接；上連接支架組上連接有第一彎曲助力部件，下連接支架組上連接伸直助力部件。有兩個側面支架，每個側面支架上都安裝有一個上連接支架，一組相互鉸接的下連接支架，上連接支架位于側面支架的上側，下連接支架鉸接在側面支架的止擋塊上，隨著止擋塊的運動而角度變化，兩個相互鉸接的下連接支架在胳膊彎曲狀態時，兩個相互鉸接的下連接支架呈V形，當胳膊由彎曲狀態變為伸直狀態時，兩個相互鉸接的下連接支架呈A形。