本發(fā)明涉及人力輔助機械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體為一種繩索式上肢助力外骨骼。

背景技術(shù)：

1、嚴重的人口老齡化勢必會導致年輕勞動力的下降，老年人又是最容易患病的群體，老齡化的加速會導致年輕人的工作強度變強和工作時間的延長，長期的高強度工作會換上工作相關(guān)肌肉骨骼病或者肢體運動功能的部分喪失及衰退，尤其是上肢運動功能的部分喪失及衰退，極大地影響了患者的日常生活能力。為此，通常采用上肢外骨骼裝置安全、有效、方便地輔助穿戴者實現(xiàn)上肢的助力，減少患病率的增加。

2、傳統(tǒng)的上肢外骨骼大多是仿生手臂的自由度，使外骨骼緊貼在手臂外側(cè)，這樣會導致人體手臂的活動空間受限；通過人體意圖識別驅(qū)動電機或者氣泵在助力，人體意圖識別精度不高或者識別錯誤，導致運動延遲或者穿戴者手臂受傷等；傳統(tǒng)的助力是間接助力，穿戴者的手抓取重物，外骨骼助力小臂和大臂，這樣會導致手臂腕關(guān)節(jié)的勞損。

3、針對老齡化的加劇導致年輕人工作強度變強和傳統(tǒng)上肢外骨骼的限制，提出一種繩索式上肢助力外骨骼。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中間接助力時手抓物體容易導致手臂腕關(guān)節(jié)勞損的問題，本發(fā)明提供一種繩索式上肢助力外骨骼。

2、本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種繩索式上肢助力外骨骼，包括背板，背板的兩側(cè)對稱安裝有施力結(jié)構(gòu)，施力結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動電機、棘輪棘爪保護機構(gòu)、肩部支撐架和編織帶；

4、棘輪棘爪保護機構(gòu)包括電磁鐵、棘輪、棘爪和電池，棘輪與驅(qū)動電機的輸出端連接，棘爪與背板轉(zhuǎn)動連接，且棘爪的頭部與棘輪配合；電磁鐵固定于背板上，電磁鐵位于棘爪頭部的外側(cè)，且位于棘爪頭部的轉(zhuǎn)動半徑上；電磁鐵與外部電源連接，電磁鐵通電吸取棘爪；電池用于供電給驅(qū)動電機和電磁鐵，電池與背板連接；

5、驅(qū)動電機的殼體固定于背板上，驅(qū)動電機的輸出軸連接有帶輪，帶輪轉(zhuǎn)動設置于肩部支撐架上；肩部支撐架上留設有編織通道，帶輪位于編織通道的入口處；編織通道中設置有轉(zhuǎn)動的第一滾輪；編織帶的一端與帶輪固定連接，且纏繞在帶輪上，另一端繞過第一滾輪表面從編織通道的出口伸出；編織帶伸出的一端用于搬運物體；

6、搬運物體時，電磁鐵斷電，棘爪的頭部與棘輪配合；放下物體時，驅(qū)動電機先正轉(zhuǎn)運行，再通電電磁鐵，電磁體吸取棘爪，棘爪的頭部與棘輪分開，再反轉(zhuǎn)驅(qū)動電機放下物體。

7、優(yōu)選的，背板還設置有穿戴背心，且穿戴背心位于肩部支撐架的彎曲的一側(cè)。

8、優(yōu)選的，肩部支撐架包括底部支撐板，底部支撐板的兩側(cè)平行間隔設置有第一支撐板和第二支撐板，二者采用多個外支撐板和多個內(nèi)支撐板進行連接；第一滾輪轉(zhuǎn)動設置于第一支撐板和第二支撐板之間。

9、優(yōu)選的，第一支撐板和第二支撐板之間還設置有限位螺釘，限位螺釘與第一滾輪之間的形成作為編織通道的縫隙。

10、優(yōu)選的，肩部支撐架上設置有肩部轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，肩部轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)包括第二滾輪、滾輪支撐架和軸承支撐板，軸承支撐板固定于肩部支撐架上，滾輪支撐架轉(zhuǎn)動設置于軸承支撐板上，第二滾輪轉(zhuǎn)動設置于滾輪支撐架上；編織帶伸出的一端繞過第二滾輪表面后伸出編織通道。

11、優(yōu)選的，還包括腰部助力機構(gòu)，腰部助力機構(gòu)包括第一彈性件、第二彈性件和腰部支撐板，第一彈性件的一端與背板連接，另一端與腰部支撐板連接；第二彈性件的一端與背板連接，另一端與腰部支撐板連接。

12、優(yōu)選的，背板上豎向上設置有多個調(diào)節(jié)孔，第一彈性件的一端通過調(diào)節(jié)孔與背板可拆卸連接。

13、優(yōu)選的，第一彈性件為氣彈簧，第二彈性件為拉簧。

14、優(yōu)選的，還包括腿部助力機構(gòu)，腿部助力機構(gòu)包括腿部支撐板和第三彈性件，腿部支撐板的一端與腰部支撐板轉(zhuǎn)動連接，第三彈性件的一端與腰部支撐板連接，另一端與腿部支撐板連接。

15、優(yōu)選的，腿部支撐板上設置有多個限位銷孔，第三彈性件采用銷釘銷孔結(jié)構(gòu)與腿部支撐板可拆卸連接。

16、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

17、本發(fā)明一種繩索式上肢助力外骨骼中采用索助力，由于編織帶的柔軟性，使得手臂的活動空間不受限制，避免了傳統(tǒng)外骨骼導致的行動笨拙、體積龐大等缺點。同時，使用電磁鐵和棘輪棘爪機構(gòu)安全裝置，在提取重物和放下重物是電機通電工作，在行走搬運時電機斷電，起到節(jié)省電量的作用，當發(fā)生緊急時刻，例如電池突然沒電等情況，利用棘輪棘爪對人體起到保護作用。

18、進一步的，利用氣彈簧和拉簧組成的腰部助力機構(gòu)，由于拉簧有柔性，安裝在中間。當穿戴者彎腰搬取重物時，氣彈簧和拉簧同時蓄力，搬取上重物站立時氣彈簧和拉簧釋放力，起到保護腰部的作用，緩解腰部勞損。當搬上重物行走時，氣彈簧向上提供支持力，可以緩解重物對腰椎的壓力。

19、進一步的，使用腿部拉簧和限位機構(gòu)組成的腿部助力機構(gòu)，當穿戴者彎腰搬取重物時，以腿部銷釘為圓心，腰部支撐板和腿部支撐板的夾角變大，腿部拉簧會被拉伸蓄力，同樣，搬取上重物站立時腿部拉簧釋放力，起到保護腰部的作用，緩解腰部勞損。

技術(shù)特征：

1.一種繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，包括背板(11)，背板(11)的兩側(cè)對稱安裝有施力結(jié)構(gòu)，施力結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動電機(12)、棘輪棘爪保護機構(gòu)、肩部支撐架(1)和編織帶(10)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，背板(11)還設置有穿戴背心，且穿戴背心位于肩部支撐架(1)的彎曲的一側(cè)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，肩部支撐架(1)包括底部支撐板(1204)，底部支撐板(1204)的兩側(cè)平行間隔設置有第一支撐板(1201)和第二支撐板(1028)，二者采用多個外支撐板(1203)和多個內(nèi)支撐板(1202)進行連接；第一滾輪(1205)轉(zhuǎn)動設置于第一支撐板(1201)和第二支撐板(1028)之間。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，第一支撐板(1201)和第二支撐板(1028)之間還設置有限位螺釘(1206)，限位螺釘(1206)與第一滾輪(1205)之間的形成作為編織通道的縫隙。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，肩部支撐架(1)上設置有肩部轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)(13)，肩部轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)(13)包括第二滾輪(1302)、滾輪支撐架(1303)和軸承支撐板(1304)，軸承支撐板(1304)固定于底部支撐板(1204)上，滾輪支撐架(1303)轉(zhuǎn)動設置于軸承支撐板(1304)上，第二滾輪(1302)轉(zhuǎn)動設置于滾輪支撐架(1303)上；編織帶(10)伸出的一端繞過第二滾輪(1302)表面后伸出編織通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，還包括腰部助力機構(gòu)，腰部助力機構(gòu)包括第一彈性件(4)、第二彈性件(23)和腰部支撐板(26)，第一彈性件(4)的一端與背板(11)連接，另一端與腰部支撐板(26)連接；第二彈性件(23)的一端與背板(11)連接，另一端與腰部支撐板(26)連接。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，背板(11)上豎向上設置有多個調(diào)節(jié)孔，第一彈性件(4)的一端通過調(diào)節(jié)孔與背板(11)可拆卸連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，第一彈性件(4)為氣彈簧，第二彈性件(23)為拉簧。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，還包括腿部助力機構(gòu)，腿部助力機構(gòu)包括腿部支撐板(27)和第三彈性件(8)，腿部支撐板(27)的一端與腰部支撐板(26)轉(zhuǎn)動連接，第三彈性件(8)的一端與腰部支撐板(26)連接，另一端與腿部支撐板(27)連接。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的繩索式上肢助力外骨骼，其特征在于，腿部支撐板(27)上設置有多個限位銷孔，第三彈性件(8)采用銷釘銷孔結(jié)構(gòu)與腿部支撐板(27)可拆卸連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及人力輔助機械結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，具體為一種繩索式上肢助力外骨骼，包括背板，背板的兩側(cè)對稱安裝有施力結(jié)構(gòu)，施力結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動電機、棘輪棘爪保護機構(gòu)、肩部支撐架和編織帶；棘輪棘爪保護機構(gòu)包括電磁鐵、棘輪、棘爪和電池，棘輪與驅(qū)動電機的輸出端連接，棘爪與背板轉(zhuǎn)動連接，且棘爪的頭部與棘輪配合；電磁鐵固定于背板上，電磁鐵位于棘爪頭部的外側(cè)，且位于棘爪頭部的轉(zhuǎn)動半徑上；電磁鐵與外部電源連接，電磁鐵通電吸取棘爪；電池用于供電給驅(qū)動電機和電磁鐵，電池與背板連接。本發(fā)明采用繩索助力，由于編織帶的柔軟性，使得手臂的活動空間不受限制，避免了傳統(tǒng)外骨骼導致的行動笨拙、體積龐大等缺點。

技術(shù)研發(fā)人員：常宏,張挺,來躍深,尚雅層
受保護的技術(shù)使用者：深圳市北辰億科科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9