[发明专利]一种外骨骼穿戴式肩部助力装置

说明书

本发明涉及一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，其包括穿戴组件、助力组件和手臂支撑组件，穿戴组件包含设有腰部固定板的腰带，助力组件包括空心式的支撑杆、压簧和拉绳，支撑杆一端活动连接固定于腰部固定板上的底座，支撑杆另一端与转接块支点转动相连，压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条抵触相连，齿条与支撑杆上的齿轮相啮合，且齿轮一端和槽轮同轴相连，拉绳缠绕在槽轮和调节块上做闭环运动，调节块通过设于转接块一端的第一调节器的调节滑动于转接块内滑槽一，转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件。本发明利用压簧为人体手臂提供恒定向上的支撑力，不需要任何动力源，可实现外骨骼灵活、舒适以及实用性。

技术领域

本发明涉及外骨骼技术领域，具体说是一种外骨骼穿戴式肩部助力装置。

背景技术

随着社会发展，社会开始逐渐步入老龄化，在一些如建筑、装修等行业自动化程度不高，需要大量体力劳动参与的场景里，又或者需要长时间保持托举姿势作业的场景里，中老年劳动者比例仍然占较高水平。这些劳动者由于年龄较大，体力有限，参与的工作体力又消耗较大，容易出现体力透支等现象，长时间工作后影响身体健康，轻则降低工作效率，严重则威胁生命安全。

机械外骨骼是一种在体外的辅助人体助力的设备。目前，外骨骼逐渐从医疗康复领域往工业领域发展。外骨骼根据功能分类可分为肩部助力外骨骼、腰部助力外骨骼以及负重外骨骼等。根据动力源分类可分为动力外骨骼和无源外骨骼，动力外骨骼通过设计电机或气缸等可实现较大的助力，但体积较大，舒适性较差，在上述场景不适用；无源外骨骼使用储能元件如弹簧、弹力带等元件实现助力。由于人体身体构造的原因，在抬升手臂时，不管手臂处于任何位置都是费力的，当手臂抬起尤其在手臂上有工具或者重物时，长时间后肩部肌肉容易出现疲劳。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种无需外部动力驱动、穿戴方便、通过简单机械结构实现对人体手臂提供恒定向上的支撑力的外骨骼穿戴式肩部助力装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种外骨骼穿戴式肩部助力装置，包括穿戴组件、助力组件和手臂支撑组件，所述穿戴组件包含设有腰部固定板的腰带，所述助力组件包括空心式的支撑杆、设于支撑杆内底部的压簧和拉绳，所述支撑杆一端活动连接固定于腰部固定板上的底座，所述支撑杆另一端与转接块支点转动相连，所述压簧远离支撑杆内底部的一端与齿条抵触相连，所述齿条与支撑杆上的齿轮相啮合，且所述齿轮一端和槽轮同轴相连，所述拉绳缠绕在槽轮和调节块上做闭环运动，所述调节块通过设于转接块一端的第一调节器的调节滑动于转接块内滑槽一，所述转接块将助力组件产生的助力传递给另一端连接的手臂支撑组件。

作为优选，所述手臂支撑组件包括连接杆，所述连接杆一端与连接于转接块的链节或钢弹片固定，所述连接杆另一端通过支撑环固定于穿戴者的手臂。

作为优选，所述链节包括数个H型关节和数个I型关节，每个H型关节和每个I型关节交错串联并通过销钉固定。

作为优选，所述转接块包括拼接的两个镜像零件，所述滑槽一设有两个，且两个滑槽一呈对称设置设于两个镜像零件相对一侧。

作为优选，所述穿戴组件还包含有两个肩带，所述肩带的首端和尾端分别连接于腰带的前部和后部，所述肩带和腰带上均设有至少一组卡扣。

作为优选，所述滑槽一与转接块支点的连线和手臂支撑组件平移至转接块支点处与转接块支点的连线成夹角设置，且所述转接块上沿滑槽一方向设有助力刻度。

作为优选，所述腰带后部设有供底座滑动的滑槽二，所述底座通过紧固件固定于滑槽二内。

作为优选，所述支撑杆一端通过球头关节或铰链与底座活动连接，所述支撑杆另一端通过关节轴承与转接块转动相连，所述压簧初始状态长度和齿条长度之和等于或小于支撑杆长度。

作为优选，所述支撑杆为圆柱形空心伸缩杆,且齿条贴合支撑杆面对应为圆形，所述拉绳为钢丝绳，所述第一调节器为调节螺栓。