[实用新型]用于上肢举持作业的上肢外骨骼

说明书

本实用新型公开了用于上肢举持作业的上肢外骨骼，包括背部组件，背部组件的下侧设有腰部组件，背部组件的两侧对称设有肩部组件，还包括上臂组件，上臂组件包括棘轮棘爪机构和上臂杆，上臂杆远离其连接肩部组件的一侧还设有用于将上臂组件穿戴在人体上臂的绑缚机构，棘轮棘爪机构包括外圆周上设有多个具有齿形槽的棘轮、以及能够插入棘轮的齿形槽内的棘爪，棘爪通过第二轴向转动件转动连接在卡座上，卡座通过安装座固定连接在肩部组件上，棘轮固定连接在第一轴向转动件上，并能够跟随上臂杆运动。本方案能有效的在人体手臂提供支撑力，从而避免人体手臂在长期举持作业中的过度疲劳，同时也不会引起人体肩关节的不适。

技术领域

本实用新型涉及可穿戴设备技术领域，具体涉及一种用于上肢举持作业的上肢外骨骼。

背景技术

外骨骼作为一种可穿戴辅助装置，是将人的智慧和外骨骼的“体能”有机结合在一起，起到增强人体机能的作用。外骨骼的机械结构是整个系统的基础，它与人体结合，既起到支撑承重作用，又具有传递运动和力的功能，人机之间存在运动耦合作用，其机构设计的合理性和人机尺寸的匹配性将直接影响功能效果。而上肢外骨骼是一种穿戴在人体上肢部分，以为人体上肢提供助力或支撑作用的外骨骼装置。

在工厂、仓库、工地等工作场景，需要工人较长时间或频繁的托举重物，这样容易造成手臂过度用力疲劳，严重的甚至会造成上肢肌肉和关节的损伤，为了减轻长期的、反复的、高强度的作用对人体造成的伤害，在公开号为CN210757711U中公开了一种上肢抬举助力装置，其包括：底座关节，适于设置在人的腰带或者躯干上；杆一，其第一端与所述底座关节连接，并且相对于所述底座关节具有沿空间三个不同方向旋转的自由度；杆二，所述杆二的第一端与所述杆一的第二端铰接；所述杆一的第二端内设有换能器，所述换能器的顶端具有轴承；所述杆二的第一端固设一凸轮，所述凸轮的轴心与所述杆二、杆一的铰接点重合；或者，所述杆二的第一端内设有换能器，所述换能器的顶端具有轴承；所述杆一的第二端固设一凸轮，所述凸轮的轴心与所述杆二、杆一的铰接点重合；所述轴承与所述凸轮的曲面抵接；手臂托杆，其与所述杆二的第二端铰接；手臂托板，适于固定在人体上肢上，所述手臂托板与所述手臂托杆铰接。该上肢抬举助力装置在使用时，当穿戴者手臂向上托举重物时，轴承沿凸轮的曲面移动，随着轴承中心到凸轮中心距离的变化，换能器受到挤压，换能器对凸轮的作用力方向变为不过凸轮的轴心，产生偏心力，进而阻碍手臂下摆，即可对手臂产生向上托举的力。但是上述抬举助力装置在使用过程中，仍然还存在下面的问题：1、由于上述抬举装置提供助力时的支撑点是位于轴承与凸轮的接触处，而该接触处是位于人体肩关节的位置，故长期穿戴容易引起使用者肩部的不适；2、由于上述抬举装置助力支撑点位于肩关节处，当使用者抬升手臂时，如使用者抬升手臂机械拧螺母等的操作时，人体手臂自身也存在一个向下的重力作用，上述举升装置无法对人体手臂自身的重力提供支撑力，从而使得人体手臂长时间举升时也很容易出现疲劳现象。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是：如何提供一种能为人体手臂提供支撑，从而避免手臂过度疲劳的用于上肢举持作业的上肢外骨骼。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

用于上肢举持作业的上肢外骨骼，包括背部组件，所述背部组件上设有用于穿戴在人体上肢的肩带组件，所述背部组件的下侧设有用于缠绕在人体腰部的腰部组件，所述背部组件的两侧对称设有肩部组件，还包括上臂组件，所述上臂组件包括棘轮棘爪机构和上臂杆，所述上臂杆与所述肩部组件通过第一轴向转动件转动连接，以适应人体肩关节的前屈和后伸运动，所述上臂杆远离其连接所述肩部组件的一侧还设有用于将所述上臂组件穿戴在人体上臂的绑缚机构，所述棘轮棘爪机构包括外圆周上设有多个具有齿形槽的棘轮、以及能够插入所述棘轮的齿形槽内的棘爪，所述棘爪设置在所述棘轮和所述绑缚机构之间，且所述棘爪通过第二轴向转动件转动连接在卡座上，所述卡座通过安装座固定连接在肩部组件上，所述棘轮固定连接在所述第一轴向转动件上，并能够跟随所述上臂杆运动，且所述棘爪在所述棘轮跟随所述上臂杆举升到设定角度时能够插入到对应位置的齿形槽内。