[实用新型]一种可穿式机械外骨骼

说明书

技术领域

本实用新型涉及机械外骨骼，尤其是涉及一种可穿式机械外骨骼。

背景技术

由于人体四肢的局限，在搬运或移动物体的过程中，若物体的所在高度超出人体自身的高度，人们一般需要借助工具，如扶梯，以完成搬运。但这些工具操作不灵活，控制精确度不高，在需要长距离搬运或移动物体的情况下，人们往往需要多次移动扶梯才能完成整个物体的移动过程，而这一过程中，人们大多需要重复上下扶梯，搬运方式的效率极为低下。因此，这种条件下物资的搬运需要借助机械外骨骼并配合人体活动的灵活性来完成。

申请公布号为CN 102793595 A的专利文件公开了一种可穿戴于人体四肢的重型物资搬运助力仿生外骨骼，该装备分为上肢外骨骼与下肢外骨骼。上肢外骨骼为7自由度系统，由3自由度肩关节、1自由度肘关节、2自由度腕关节、1自由度手部以及背部的电机驱动系统箱组成，7自由度均采用电机驱动。下肢外骨骼为6自由度系统，由3自由度髋关节、1自由度膝关节、2自由度踝关节以及背部额电液驱动系统箱组成，6自由度均采用液压驱动。人体穿戴好这种外骨骼装备后，借助电机或液压等机械动力，在物资搬运时可大幅提供效率，但这种外骨骼设备适用于搬运处在人体双臂活动范围内的重型物资，并不适用于物资处在人体双臂活动范围外或需搬运较轻物资的场合。

因此，需要一种能延伸人体双臂活动范围的机械外骨骼。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种能延伸人体双臂活动范围并能保证活动灵活性的可穿式机械外骨骼。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种可穿式机械外骨骼，包括上肢外骨骼、下肢外骨骼和用于连接上肢外骨骼和下肢外骨骼的外骨骼连接件，特别的，外骨骼连接件上设有固定孔；上肢外骨骼包括小臂连接杆、联动连接杆和用于延伸人体双臂活动范围的活动延伸件；联动连接杆的一端连接在活动延伸件上，联动连接杆的另一端固定在小臂连接杆上；小臂连接杆上设有用于让人体小臂穿过的小臂支承件；还包括能相对外骨骼连接件转动的转动连接杆；转动连接杆的一端穿过固定孔，连接在外骨骼连接件上，转动连接杆的另一端连接在上肢外骨骼上。

转动连接杆可以与小臂连接杆连接或与联动连接杆连接或与活动延伸件连接。当转动连接杆与小臂连接杆连接时，上肢外骨骼以转动连接杆、小臂连接杆的连接部位与固定孔中轴线的连线为轴线，相对外骨骼连接件转动；当转动连接杆与联动连接杆连接时，上肢外骨骼以转动连接杆、联动连接杆的连接部位与固定孔中轴线的连线为轴线，相对外骨骼连接件转动；当转动连接杆与活动延伸件连接时，上肢外骨骼以转动连接杆、活动延伸件的连接部位与固定孔中轴线的连线为轴线，相对外骨骼连接件转动。

活动延伸件的长度优选大于或等于人体的臂长，活动延伸件的水平高度优选大于或等于人体肩部的水平高度。

本实用新型的原理如下：

由于连接在上肢外骨骼上的转动连接杆能相对外骨骼连接件转动，使小臂连接杆和活动延伸件均获得一个自由度，能相对外骨骼连接件转动。人体的小臂穿过小臂支承件完成机械外骨骼的穿戴。当人体转动小臂时，将带动小臂支承件，从而带动小臂连接杆，进而带动活动延伸件相对外骨骼连接件转动，而当人们通过活动小臂控制活动延伸件转动时，活动延伸件就能触碰处在人体双臂活动范围外的物体，从而实现延伸人体双臂活动范围的功能。

活动延伸件与小臂连接杆通过联动连接杆实现联动连接。当小臂连接杆产生微小的位移时，活动延伸件亦能随之产生相对的位移，装置的灵敏度和灵活度高。

若小臂连接杆仅有一个自由度，人们在操作机械外骨骼时难免会觉得行动不便，尤其是需操作机械外骨骼进行精细作业的时候，会觉得难以调整。为此，活动延伸件优选包括转动支承件和安装在转动支承件上能相对转动支承件转动的销轴；联动连接杆一端连接在销轴上，联动连接杆的另一端固定在小臂连接杆上。这样，小臂连接杆在相对外骨骼连接件转动的同时，还能相对活动延伸件转动，小臂连接杆具有两个自由度，机械外骨骼操作更灵活。

长时间操作机械外骨骼时，由于人体的大臂长时间保持悬空，较容易造成大臂疲劳。为了在穿戴机械外骨骼时获得较佳的舒适度，上肢外骨骼优选包括大臂连接杆；大臂连接杆安装在外骨骼连接件上，处在小臂连接杆与外骨骼连接杆之间；大臂连接杆上还设有用于让人体大臂穿过的大臂支承件。当人们穿戴机械外骨骼时，人体大臂由大臂支承件支撑，从而人们在操作机械外骨骼时，人体大臂能放松，避免大臂疲劳。