[發明專利]一種穿戴式肩部助力外骨骼

在審

• 申請號: 202210488195.3
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114851164A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 曾賢根;劉紫敬;王鋒利;黎領
• 申請（專利權）人: 湖南固工機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 長沙中科啟明知識產權代理事務所(普通合伙) 43226
• 代理人: 匡治兵

本發明涉及一種穿戴式肩部助力外骨骼，其包括穿戴組件、助力組件和手臂支撐組件，穿戴組件包含設有腰部固定板的腰帶，助力組件包括拉簧、拉繩和支撐桿，支撐桿一端活動連接固定于腰部固定板上的底座，支撐桿另一端與轉接塊支點轉動相連，拉簧的一端通過第一調節器連接于支撐桿上的支座，拉簧遠離支座的另一端通過拉繩連接于調節塊，調節塊通過設于轉接塊一端的第二調節器的調節滑動于轉接塊內滑槽一，轉接塊將助力組件產生的助力傳遞給另一端連接的手臂支撐組件。本發明利用拉簧作為儲能元件為人體手臂提供恒定向上的支撐力，不需要任何動力源，通過采用仿生學的簡單機械結構可實現外骨骼靈活、舒適以及實用性。

技術領域

本發明涉及外骨骼技術領域，具體說是一種穿戴式肩部助力外骨骼。

背景技術

隨著社會發展，社會開始逐漸步入老齡化，在一些如建筑、裝修等行業自動化程度不高，需要大量體力勞動參與的場景里，又或者需要長時間保持托舉姿勢作業的場景里，中老年勞動者比例仍然占較高水平。這些勞動者由于年齡較大，體力有限，參與的工作體力又消耗較大，容易出現體力透支等現象，長時間工作后影響身體健康，輕則降低工作效率，嚴重則威脅生命安全。

機械外骨骼是一種在體外的輔助人體助力的設備。目前，外骨骼逐漸從醫療康復領域往工業領域發展。外骨骼根據功能分類可分為肩部助力外骨骼、腰部助力外骨骼以及負重外骨骼等。根據動力源分類可分為動力外骨骼和無源外骨骼，動力外骨骼通過設計電機或氣缸等可實現較大的助力，但體積較大，舒適性較差，在上述場景不適用；無源外骨骼使用儲能元件如彈簧、彈力帶等元件實現助力。由于人體身體構造的原因，在抬升手臂時，不管手臂處于任何位置都是費力的，當手臂抬起尤其在手臂上有工具或者重物時，長時間后肩部肌肉容易出現疲勞。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種無需外部動力驅動、穿戴方便、通過簡單機械結構實現對人體手臂提供恒定向上的支撐力的穿戴式肩部助力外骨骼。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種穿戴式肩部助力外骨骼，包括穿戴組件、助力組件和手臂支撐組件，所述穿戴組件包含設有腰部固定板的腰帶，所述助力組件包括拉簧、拉繩和支撐桿，所述支撐桿一端活動連接固定于腰部固定板上的底座，所述支撐桿另一端與轉接塊支點轉動相連，所述拉簧的一端通過第一調節器連接于支撐桿上的支座，拉簧遠離支座的另一端通過拉繩連接于調節塊，所述調節塊通過設于轉接塊一端的第二調節器的調節滑動于轉接塊內滑槽一，所述轉接塊將助力組件產生的助力傳遞給另一端連接的手臂支撐組件。

作為優選，所述手臂支撐組件包括連桿一、連桿二和手臂箍套，所述連桿一首端與轉接塊相連，所述連桿二滑動連接于連桿一上的滑槽二并通過旋鈕把手進行固定，所述連桿二遠離連桿一的一端通過快裝件與手臂箍套相連，所述手臂箍套用于包裹使用者的手臂。

作為優選，所述快裝件包括卡座和卡爪，所述卡座底部設有用于卡爪滑動的凹槽，所述凹槽內設有嵌入卡爪上卡槽一的擋塊，所述卡槽一內還設有抵接擋塊與卡爪一端的彈簧，所述卡爪插入卡座的另一端與穿過卡座頂部的插銷上的卡槽二契合相抵接，所述卡爪的滑動方向與插銷的插入方向相互垂直，所述插銷遠離卡爪的一端與手臂箍套相連，且所述插銷與卡座保持相對運動。

作為優選，所述轉接塊包括拼接的兩個鏡像零件，所述滑槽一設有兩個，且兩個滑槽一呈對稱設置設于兩個鏡像零件相對一側。

作為優選，所述穿戴組件還包含有兩個肩帶，所述肩帶的首端和尾端分別連接于腰帶的前部和后部，所述肩帶和腰帶上均設有至少一組卡扣。

作為優選，所述滑槽一與轉接塊支點的連線和手臂支撐組件平移至轉接塊支點處與轉接塊支點的連線成夾角設置，且所述轉接塊上沿滑槽一方向設有助力刻度。

作為優選，所述腰帶后部設有供底座滑動的滑槽二，所述底座通過緊固件固定于滑槽二內。

作為優選，所述支撐桿一端通過球頭關節與底座活動連接，所述支撐桿另一端與轉接塊支點鉸接。