一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼的制作方法

本發(fā)明涉及一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼。屬于上肢外骨骼機(jī)器人設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，很多國(guó)家面臨人口老齡化問題，比如中國(guó)、日本、意大利。伴隨著現(xiàn)今生活節(jié)奏的加快，老年人出現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)功能障礙的幾率也逐年增加。與此同時(shí)，身體機(jī)能損傷或者殘疾的人群也面臨著運(yùn)動(dòng)功能障礙問題。上肢運(yùn)動(dòng)功能輔助以及上肢運(yùn)動(dòng)功能康復(fù)訓(xùn)練對(duì)體弱人群有著至關(guān)重要的作用。上肢外骨骼能夠較好地輔助體弱人群，目前上肢外骨骼機(jī)器人屬于串聯(lián)形式結(jié)構(gòu)，存在剛度低、負(fù)重能力差等問題，導(dǎo)致其不能安全可靠地用于體弱人群生活輔助，因此需要一種能解決此類問題的輔助動(dòng)力上肢外骨骼機(jī)器人。

目前現(xiàn)有的上肢外骨骼存在這以下幾方面的問題：

1、機(jī)構(gòu)復(fù)雜臃腫，穿戴不便，采用臺(tái)式機(jī)構(gòu)將電源和驅(qū)動(dòng)設(shè)備集成在臺(tái)體內(nèi)部，這使其機(jī)械機(jī)構(gòu)龐大且缺乏靈活性，對(duì)使用空間有著較高的要求，不便于搬運(yùn)和普及。其手臂機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)采用電機(jī)疊加減速器的設(shè)計(jì)，十分笨重，讓使用者不便于佩戴且感覺沉重。

2、傳統(tǒng)上肢采用全金屬材料制作，且其減速器采用多級(jí)鋼制減速器，有著重量大、噪音大的缺陷，此外向外突出的電機(jī)和減速器還易與外界環(huán)境干涉，造成難以預(yù)料的風(fēng)險(xiǎn)。

3、因?yàn)閭鹘y(tǒng)上肢康復(fù)都為一體型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，較為死板，無法由使用者隨身攜帶，滿足其不同的訓(xùn)練需求，且無法輔助患者的日常生活。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種通過帶動(dòng)人體上臂，前臂和手掌運(yùn)動(dòng)而輔助病人生活，用于病人上肢康復(fù)訓(xùn)練，結(jié)構(gòu)新穎，輕便靈巧，穿戴舒適的輔助動(dòng)力上肢外骨骼，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼，包括：

背部連接模塊：通過綁帶實(shí)現(xiàn)背負(fù)功能；

兩大臂伸展模塊：兩所述大臂伸展模塊分別設(shè)于所述背部連接模塊的左右兩側(cè)，與所述背部連接模塊活動(dòng)連接；

兩大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊：所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊與所述大臂伸展模塊活動(dòng)連接；

兩肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊：所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊與所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊活動(dòng)連接；

兩小臂旋轉(zhuǎn)模塊：所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊與所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊活動(dòng)連接，并采用不完整齒輪結(jié)構(gòu)限制所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊的小臂旋轉(zhuǎn)角度范圍；

兩手腕運(yùn)動(dòng)模塊：所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊與所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊活動(dòng)連接。

所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊包括限位裝置、連接硬質(zhì)手套、第一電機(jī)和第一減速機(jī)。

所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊包括伸縮調(diào)節(jié)裝置、第二電機(jī)、第二減速機(jī)和不完全齒輪結(jié)構(gòu)，所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊和小臂旋轉(zhuǎn)模塊通過伸縮調(diào)節(jié)裝置連接，并輔以螺絲固定。

所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊包括小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接塊、機(jī)械限位裝置、大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊連接塊、第三減速機(jī)和第三電機(jī)，所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊通過所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接塊與小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接，并相對(duì)于所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊可長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。

所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊包括肘部運(yùn)動(dòng)模塊連接塊、第二機(jī)械限位裝置、第四電機(jī)、大臂伸展模塊連接塊和第四減速機(jī)，所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊通過肘部運(yùn)動(dòng)模塊連接塊與肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊連接，并相對(duì)于所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊可長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。

所述背部連接模塊包括綁帶、背部固定板、控制驅(qū)動(dòng)板和電池模塊。

本發(fā)明具有以下的特點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明涉及的一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼通過設(shè)置手腕運(yùn)動(dòng)模塊，小臂旋轉(zhuǎn)模塊，肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊，大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊，大臂伸展模塊，背部連接模塊六個(gè)模塊，通過帶動(dòng)人體手腕、肘部，臂部運(yùn)動(dòng)而輔助病人生活，并可用于病人上肢康復(fù)訓(xùn)練，為輔助康復(fù)訓(xùn)練，也可幫助正常人增加承載能力。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼的結(jié)構(gòu)示意圖(1)；

圖2為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼的結(jié)構(gòu)示意圖(2)；

圖3為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中手腕運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中小臂旋轉(zhuǎn)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中不完全齒輪結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中肘部運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖(1)；

圖7為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中肘部運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖(2)；

圖8為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊與肘部運(yùn)動(dòng)模塊的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼中背板模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1-手腕運(yùn)動(dòng)模塊；2-小臂旋轉(zhuǎn)模塊；3-肘部運(yùn)動(dòng)模塊；4-大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊；5-大臂伸展模塊；6-背板模塊；7-限位裝置；8-連接硬質(zhì)手套；9-第一電機(jī)；10-第一減速機(jī)；11-伸縮調(diào)節(jié)裝置；12-第二電機(jī)；13-第二電機(jī)；14-不完全齒輪結(jié)構(gòu)；15-小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接塊；16-機(jī)械限位裝置；17-大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊連接塊；18-第三減速機(jī)；19-第三電機(jī)；20-肘部運(yùn)動(dòng)模塊連接塊；21-第二機(jī)械限位裝置；22-第四電機(jī)；23-大臂伸展模塊連接塊；24-第四減速機(jī)；25-綁帶；26-背部固定板；27-控制驅(qū)動(dòng)板；28-電池模塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。在此需要說明的是，對(duì)于這些實(shí)施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

參照?qǐng)D1～圖10。一種輔助動(dòng)力上肢外骨骼，包括：背部連接模塊6：通過綁帶25實(shí)現(xiàn)背負(fù)功能；兩大臂伸展模塊5：兩所述大臂伸展模塊5分別設(shè)于所述背部連接模塊6的左右兩側(cè)，與所述背部連接模塊6活動(dòng)連接；兩大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊4：所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊4與所述大臂伸展模塊5活動(dòng)連接；兩肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3：所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3與所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊4活動(dòng)連接；兩小臂旋轉(zhuǎn)模塊2：所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊2與所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3活動(dòng)連接，并采用不完整齒輪結(jié)構(gòu)14限制所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊2的小臂旋轉(zhuǎn)角度范圍；兩手腕運(yùn)動(dòng)模塊1：所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊1與所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊2活動(dòng)連接。

所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊1包括限位裝置7、連接硬質(zhì)手套8、第一電機(jī)9和第一減速機(jī)10。為適應(yīng)不同使用者，兩模塊間距離可以調(diào)節(jié)，采用凹凸配合，并用螺絲鎖緊，因使用者手腕角度有限，故采用機(jī)械裝置調(diào)整手腕旋轉(zhuǎn)角度的范圍，并在此處安裝兩個(gè)限位傳感器，采用機(jī)械加電氣增加保險(xiǎn)系數(shù)；

所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊2包括伸縮調(diào)節(jié)裝置11、第二電機(jī)12、第二減速機(jī)13和不完全齒輪結(jié)構(gòu)14，所述手腕運(yùn)動(dòng)模塊1和小臂旋轉(zhuǎn)模塊2通過伸縮調(diào)節(jié)裝置11連接，并輔以螺絲固定。為適應(yīng)不同使用者，兩模塊間距離可以調(diào)節(jié)，采用凹凸配合，并用螺絲鎖緊；因使用者肘部運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)只能向一個(gè)方向，故采用不完全齒輪結(jié)構(gòu)14限制小臂旋轉(zhuǎn)角度范圍，在此處安裝兩個(gè)位置傳感器；

所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3包括小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接塊15、機(jī)械限位裝置16、大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊連接塊17、第三減速機(jī)18和第三電機(jī)19，所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3通過所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊連接塊15與小臂旋轉(zhuǎn)模塊2連接，并相對(duì)于所述小臂旋轉(zhuǎn)模塊2可長(zhǎng)度調(diào)節(jié)，為適應(yīng)不同使用者，兩模塊間距離可以調(diào)節(jié)，采用凹凸配合，并用螺絲鎖緊；因使用者大臂運(yùn)動(dòng)角度有限，故采用機(jī)械裝置調(diào)整大臂運(yùn)動(dòng)角度的范圍，在此安放兩個(gè)位置傳感器；

所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊4包括肘部運(yùn)動(dòng)模塊連接塊20、第二機(jī)械限位裝置21、第四電機(jī)22、大臂伸展模塊連接塊23和第四減速機(jī)24，所述大臂前后運(yùn)動(dòng)模塊4通過肘部運(yùn)動(dòng)模塊連接塊20與肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊3連接，并相對(duì)于所述肘部轉(zhuǎn)動(dòng)模塊20可長(zhǎng)度調(diào)節(jié)。為適應(yīng)不同使用者，兩模塊間距離可以調(diào)節(jié)，采用凹凸配合，并用螺絲鎖緊；因使用者大臂前后運(yùn)動(dòng)范圍有限，故采用機(jī)械裝置調(diào)整大臂前后運(yùn)動(dòng)角度的范圍，此處配置兩個(gè)限位傳感器；大臂伸展模塊5與背部連接模塊6連接，為適應(yīng)不同使用者，兩模塊間距離可以調(diào)節(jié)，采用凹凸配合，并用螺絲鎖緊；因使用者大臂伸展只能向內(nèi)側(cè)，故采用機(jī)械裝置調(diào)整大臂前后運(yùn)動(dòng)角度的范圍，此處配置兩個(gè)限位傳感器。

所述背部連接模塊6包括綁帶25、背部固定板26、控制驅(qū)動(dòng)板27和電池模塊28。背部連接模塊6用來連接兩側(cè)大臂伸展模塊5，并通過綁帶25綁縛到使用者身上，同時(shí)背部連接模塊6上安裝驅(qū)動(dòng)電路板及驅(qū)動(dòng)電池等電力配件。

以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明原理和精神的情況下，對(duì)這些實(shí)施方式進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，仍落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。