[发明专利]一种用于原地举升负载的上肢助力机构

说明书

本发明涉及一种上肢助力机构，包括：前臂机构、上臂机构、后背板、肩关节板；前臂机构一端为负载固定部，另一端与上臂机构的一端通过肘关节转盘连接；上臂机构的另一端与肩关节板通过肩关节转盘连接；上臂机构设有齿轮组，齿轮组能够使上臂机构与肘关节转盘连接的一端转动；肩关节板与后背板连接；齿轮组由第一电机驱动进行转动，肩关节转盘由第二电机驱动进行转动，肘关节转盘由第三电机驱动进行转动。本发明根据对操作人员原地举升负载受力分析设计了三自由度助力形式，实现精准助力，避免了更多自由度助力的引入带来助力机构自身重量的提升以及机构冗余性。

技术领域

本发明涉及助力机械技术领域，尤其涉及一种用于原地举升负载的上肢助力机构。

背景技术

目前，装卸货物等物流作业过程中存在以下问题：

1、数量大且质量较轻的负载重物靠单人反复搬运，时间久后会导致操作人员肌肉酸痛；

2、质量大的重型负载单人无法独立作业，需要多人协同，增加了人力成本。

因此，通过对操作人员的外部助力实现单人作业能力的提升是解决以上问题的关键所在。

专利《七自由度上肢助力外骨骼机器人》(201510101996.X)、《一种主被动混合上肢康复训练外骨骼》(201610161507)主要面向的是瘫痪病人的康复医疗领域设计的上肢外骨骼，因此其并未考虑外骨骼自身重量，并且自由度尽量与人上肢贴合，这样才能保证上肢恢复的有效性，但此种形式的外骨骼由于自由度较多导致机构较为复杂且质量较大，因此不适于举升负载使用。

专利《一种可穿戴搬运助力装置》(201610154098)主要是考虑了从地面搬起重物时对腰部进行助力，而并未对上肢进行有效助力；《一种用于辅助搬运的全身外骨骼助力机器人》(201611165523)主要是面向搬运助力的外骨骼，其机构主要是对矢状面内以及冠状面的关节进行助力，并不适用于举升负载。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于原地举升负载的上肢助力机构，用以解决现有机构不能再举升负载时为操作人员提供科学的助力的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明的一个实施例中，一种用于原地举升负载的上肢助力机构，上肢助力机构包括：前臂机构、上臂机构、后背板、肩关节板；

前臂机构一端为负载固定部，另一端与上臂机构的一端通过肘关节转盘连接，且实现前臂机构在矢状面内转动；上臂机构的另一端与肩关节板通过肩关节转盘连接，且实现上臂机构在矢状面内转动；上臂机构设有齿轮组，齿轮组能够使上臂机构与肘关节转盘连接的一端转动，且转动轴与上臂机构的轴线平行或重合；肩关节板与后背板连接；

齿轮组由第一电机驱动进行转动，肩关节转盘由第二电机驱动进行转动，肘关节转盘由第三电机驱动进行转动。

本发明的一个实施例中，齿轮组包括：驱动齿轮和从动齿轮；驱动齿轮和从动齿轮相互啮合；

上臂机构包括：转动部和固定部；转动部和固定部的轴线共线，且转动部能够绕轴线转动；转动部和固定部连接；

固定部和第一电机固定连接，固定部和肩关节转盘通过肩关节支座固定连接，且肩关节转盘带动固定部转动；第一电机的输出轴与驱动齿轮固定连接；转动部与从动齿轮连接，并与肘关节转盘的转轴通过肘关节支座连接，且从动齿轮带动转动部转动。

本发明的一个实施例中，从动齿轮为设置在转动部的半齿轮。

本发明的一个实施例中，第二电机固定安装在后背板上，且第二电机的输出轴上固定安装有肩关节拉线转盘，第二电机的输出轴上设有第二电机制动器；肩关节拉线转盘与肩关节转盘均与肩关节拉线连接。