[发明专利]一种可穿戴的仿生肘关节机构

说明书

本发明涉及一种仿生穿戴结构。一种可穿戴的仿生肘关节机构，其特征在于：包括肘部支架和臂部支架，所述的臂部支架包括大臂支架和小臂支架，肘部支架和臂部支架通过连接支架连接；在连接支架上设有助力结构，所述的助力结构包括弯曲助力部件和伸直助力部件；通过助力结构改变大臂支架和小臂支架之间的夹角。本发明提供了一种可穿戴机构体积小，质量轻，柔度好，控制系统简单的一种可穿戴的仿生肘关节机构；解决现有技术中仿生肘关节可穿戴机构体积大、质量沉，柔度差的技术问题。

技术领域

本发明涉及一种仿生穿戴结构，尤其涉及一种基于张拉整体结构的仿生肘关节机构。

背景技术

仿生肘关节可穿戴机器人具有运动灵活性高和自适应性强等特点，在穿戴运动过程中能够实现适应性半自主复位的肘部的屈伸。与传统工业机器人、刚性结构机器人等相比较，基于张拉整体的仿生肘关节可穿戴机器人面对不同的环境情况，如遇到非设计运动方向的力等工作情况，能够通过张拉整体结构构成的张力网格，将冲击力均匀的分布在每一个构件上，提高应对冲击力的能力，使机构可以承受较大冲击而不出现故障乃至损坏。而现有的肘关节可穿戴机器人仅能够实现人体肘关节屈仲的运动功能，缺少对于部分肘关节的生物结构功能详细的探索，一般采用简单的绞连接设计，仅能简单的在结构方面模仿人体肘关节生物学特征，其他生物学特征仍需要通过控制系统等进行进一步完善。虽然仿生肘关节机构在助力和康复方面得到了极大的关注，取得了一定进展，但与人体肘关节结构相比较，仍存在体积大、质量沉，柔度差，控制系统复杂等缺点。

发明内容

本发明提供了一种可穿戴机构体积小，质量轻，柔度好，控制系统简单的一种可穿戴的仿生肘关节机构；解决现有技术中仿生肘关节可穿戴机构体积大、质量沉，柔度差的技术问题。

本发明的上述技术问题是通过下述技术方案解决的：一种可穿戴的仿生肘关节机构，其特征在于：包括肘部支架和臂部支架，所述的臂部支架包括大臂支架和小臂支架，肘部支架和臂部支架通过连接支架连接；在连接支架上设有助力结构，所述的助力结构包括弯曲助力部件和伸直助力部件；通过助力结构改变大臂支架和小臂支架之间的夹角。肘部支架套接在人体的肘部位置，臂部支架的大臂支架和小臂支架分别位于肘部支架的两侧，通过连接支架与肘部支架连接。臂部支架随着人大臂和小臂以肘关节为圆心的相互运动而运动，形成一个仿生穿戴的效果，安装在连接支架上的助力结构，在臂部支架随着人体胳膊伸展和弯曲的动作而动的时候，助力结构给臂部支架相对肘部支架提供一个动力，让整体结构基于张拉整体结构的仿生效果好。助力结构在根据臂部的动作分为弯曲助力部件和伸直助力部件，在胳膊弯曲和伸直状态时提供助力，灵活性好，稳定性强。

作为优选，所述的肘部支架包括上端支架、下端支架和两个侧面支架，上端支架和下端支架的两端分别位于两个侧面支架的上下两端。两个侧面支架位于肘部的两侧，上端支架和下端支架分别位于肘部的上下端，从而对肘部形成一个包围的状态，能实现跟随运动和整体框架的搭建。

作为优选，所述的伸直助力部件包括滑块，滑块安装在导柱上，导柱安装在侧面支架上，在导柱的两端设有止挡块，在滑块和下止挡块之间安装有压簧。压簧始终处于压缩状态，在伸直时，压簧给滑块提供一个向上的推力，从而助力两个铰接在止挡块上的两个下连接支架向上伸展，两个下连接支架的夹角变大，实现助力胳膊伸直状态。

作为优选，所述的连接支架包括上连接支架组和两组相互铰接的下连接支架组，所述的下连接支架组与分别与臂部支架的大臂支架和小臂支架相接；上连接支架组上连接有第一弯曲助力部件，下连接支架组上连接伸直助力部件。有两个侧面支架，每个侧面支架上都安装有一个上连接支架，一组相互铰接的下连接支架，上连接支架位于侧面支架的上侧，下连接支架铰接在侧面支架的止挡块上，随着止挡块的运动而角度变化，两个相互铰接的下连接支架在胳膊弯曲状态时，两个相互铰接的下连接支架呈V形，当胳膊由弯曲状态变为伸直状态时，两个相互铰接的下连接支架呈A形。