[發明專利]一種無源手臂助力外骨骼

在審

• 申請號: 202210488196.8
• 申請日: 2022-05-06
• 公開（公告）號: CN114851165A
• 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: 余歡

本發明涉及一種無源手臂助力外骨骼，其包括穿戴組件、支撐桿和手臂助力組件，支撐桿底部設有轉動相連的定位裝置，定位裝置可拆卸安裝于穿戴組件上，支撐桿頂部與手臂助力組件鉸接，手臂助力組件包括助力發生器、助力調節器和與支撐桿頂部鉸接的伸縮套管，助力調節器包括調節塊、槽輪和調節旋鈕，助力發生器包括鋼絲繩和彈性元件，鋼絲繩頭部與彈性元件端部的壓塊固定相連，鋼絲繩端部穿過槽輪與支撐桿固定相連，手臂助力組件通過手臂箍套將助力傳遞給使用者手臂。本發明無需外接動力源，直接為人體手臂提供恒定向上的支撐力，結構簡單且符合人體工程學，便于拆裝，同時能夠通過助力調節器改變助力大小，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，具體說是一種無源手臂助力外骨骼。

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，且現有的外骨骼沒辦快速拆卸和維修，給實際操作過程帶來一定的不便。

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、結構簡單、便于拆卸和組裝、維護方便、可產業化的無源手臂助力外骨骼。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種無源手臂助力外骨骼，包括穿戴組件、支撐桿和手臂助力組件，所述支撐桿底部設有轉動相連的定位裝置，所述定位裝置可拆卸安裝于穿戴組件上，所述支撐桿頂部與手臂助力組件鉸接，所述手臂助力組件通過相連的手臂箍套將助力傳遞給使用者手臂。

作為優選，所述手臂助力組件包括助力發生器、助力調節器和與支撐桿頂部通過鉸鏈座鉸接的伸縮套管，所述助力調節器包括設于伸縮套管內一端的調節塊、設于調節塊上的槽輪和帶動調節塊在伸縮套管內滑動的調節旋鈕，所述助力發生器包括鋼絲繩和設于伸縮套管內另一端的彈性元件，所述鋼絲繩頭部與彈性元件遠離調節塊的端部的壓塊固定相連，鋼絲繩端部穿過槽輪與支撐桿固定相連，且所述助力發生器、鉸鏈座和助力調節器沿同一中心線布置。

作為優選，所述伸縮套管包括依次相連的調節套管、彈簧套管和滑動軸套，所述調節套管和彈簧套管相接的一端均套設于鉸鏈座內，所述彈簧套管另一端套設于滑動軸套內，所述滑動軸套通過鎖緊件使其與彈簧套管進行調節并固定，且所述滑動軸套上設有腰型孔，鎖緊件穿過腰型孔與彈簧套管另一端端部套設的端蓋相連，所述滑動軸套外部連接有包裹使用者手臂的手臂箍套，且手臂箍套與滑動軸套之間具有相對轉動的自由度，所述彈性元件安裝于彈簧套管內部，所述調節塊安裝于調節套管內部且滑動于調節套管內。

作為優選，所述支撐桿包括依次相接的支撐桿一、支撐桿二和支撐桿三，所述支撐桿一底部通過關節軸承或彈簧聯軸器與定位裝置轉動相連，且支撐桿一上沿軸線設有多個固定孔，所述支撐桿二通過設有的彈性銷釘與支撐桿一上不同位置固定孔的配合進行伸縮，所述支撐桿三底部與支撐桿二遠離支撐桿一的一端相連，所述支撐桿三頂部與手臂助力組件鉸接。

作為優選，所述穿戴組件包括腰帶，所述腰帶外側設有中間寬兩頭窄的安裝帶，所述定位裝置包括與支撐桿底部轉動相連的底座、彈簧柱塞和設于底座兩側的C型卡扣，所述安裝帶上設有數個調節底座位置的定位孔，所述底座通過兩側的C型卡扣卡合安裝帶進行限位并通過彈簧柱塞壓入定位孔內固定。