[实用新型]上肢气压助力外骨骼装置

说明书

本实用新型涉及一种上肢气压助力外骨骼装置，包括背架和臂杆，所述臂杆上设有用于支撑手臂的臂垫，所述背架的两侧分别设有一个臂杆支撑装置，所述臂杆支撑装置包括气缸、弹力绳和调节杆，所述调节杆与臂杆固接在一起，所述气缸的缸体与背架铰接，所述气缸的活塞杆与调节杆铰接；所述弹力绳的一端与气缸的缸体连接，所述弹力绳的另一端与调节杆连接；所述气缸的活塞杆与背架之间通过柔性连接件连接。该装置能够大幅度降低长时间举起重物或重复性动作对人类肌肉和骨骼造成的伤害，提高工作效率。

技术领域

本实用新型涉及一种上肢气压助力外骨骼装置，具体涉及一种可穿戴式的上肢助力的外骨骼机器人装置。

背景技术

在工业、农业等许多领域，绝大多数工人或农民经常需要长时间处理大量的流水线或大面积的农作物，长时间的重复性动作和长时间的手臂高抬状态对工人与农民造成一定的伤害，在这种背景下，为了能够给手臂提供支撑以避免此类工作带来的病痛的外骨骼设备，增强放大人体的出力效果，上肢外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，并具有越来越广泛的应用前景。

传统的上肢外骨骼助力装置采用的是与人类上肢运动相同结构的串联机构，导致肘部执行器的自重成为外骨骼负重的一部分，使得外骨骼助力装置的负载能力降低；另外，现有的外骨骼助力装置通过与人类的肩、大臂、肘、小臂和手等进行耦合来实现人体上肢的各种运动，包括伸、屈、外展、内收和回旋等，且传统的外骨骼助力装置也存在刚度差，不能托举重物的问题。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种使用安全、结构简单的上肢气压助力外骨骼装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种上肢气压助力外骨骼装置，包括背架和臂杆，所述臂杆上设有用于支撑手臂的臂垫，所述背架的两侧分别设有一个臂杆支撑装置；所述臂杆支撑装置包括气缸、弹力绳和调节杆，所述调节杆与臂杆固接在一起，所述气缸的缸体与背架铰接，所述气缸的活塞杆与调节杆铰接；所述弹力绳的一端与气缸的缸体连接，所述弹力绳的另一端与调节杆连接；所述气缸的活塞杆与背架之间通过柔性连接件连接。优选的，所述臂杆为长度可调的臂杆。

本实用新型可以通过调节气缸活塞杆的伸出距离和弹力绳的长度，以适应不同人的身高需求。在使用时，佩戴者将两个手臂固定到臂垫上，调整角度使两气缸分别位于人体的两手臂后侧，调整气缸的内部气压至合适的助力值；气缸的活塞杆向上伸出时，弹力绳对调节杆产生拉力，从而使气缸产生的助力通过臂杆作用于人的手臂，然后通过下部的铰接机构将上肢负重转移至人体的髋部，使得人双臂和脊椎的负担大大降低，从而起到提供助力的效果；当佩戴者需要调整助力大小时，可以通过调整气缸内部气压来改变助力的大小。

本实用新型尤其适合在长时间的举手抬臂工作时的助力工作，如农业的修剪、采摘、套袋，工业的维修维护、流水线的搬运、建筑安装等些场景中均有着明显的减负效果，也可运用于流水线生产、水果采摘、水果套袋、修枝剪叶、室内装修、广告牌安装、飞机维修以及军事领域等。与其他同类技术相比，本实用新型通过采用气压助力装置，其主要动作部件为气缸，不但结构简单、轻便、安装维护方便，比液压和电气方式的反应速度快。另外，气缸对冲击负载和负载过载具有较强的适应能力，使佩戴者有很好的体验感。

上述技术方案的进一步改进是：所述调节杆上设有多个用于连接弹力绳的调节孔。弹力绳与不同的调节孔相连，可以产生不同的助力。

上述技术方案的再进一步改进是：所述背架上设有储气罐，所述气缸的无杆腔与储气罐连通。储气罐可以平衡气缸内的气压，使气缸动作时较为平缓，提高佩戴者的体验感。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。