[发明专利]一种气动助力装置用上肢结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种上肢结构，具体涉及一种气动助力装置用上肢结构，属于助力机械领域。

背景技术

目前，外骨骼助力装置的研究逐渐兴起，具有广泛的应用前景，如助老助残，医疗康复，工业生产，地震救援，单兵作战等领域。一般的助力外骨骼具有以下特点：可以检测人体的运动意图；和人体类似的关节自由度和关节转动空间；具有必要的关节主动驱动以辅助出力；自带控制系统和能源系统；具有一定的安全防护机制。

助力外骨骼按照动力传递的目的，可分为两种情况：外骨骼带动人体运动和人体带动外骨骼运动，其主要区别体现在“人-机”连接信息交互装置的设计和系统控制策略的制定上。

对于助老助残或医疗康复领域，外骨骼的目的是辅助人体自身肌肉的运动，以达到帮助老人抬腿，或帮助病人做肌肉功能恢复训练等目的。需要外骨骼设定好各关节的运动规划，或检测人体的肌电信号、肢体运动方向等方法判断人体的运动意图，带动穿戴者运动，或者减小穿戴者运动所需要的消耗，此时人体和外骨骼之间需要动力的传递，因此“人-机”之间紧密固连。

对于工业生产，地震救援或单兵作战等应用领域，面对的是正常的健康工人或消防战士，外骨骼的目的不是辅助人体自身肌肉的运动，而是增强放大人体的出力效果，此时，人机连接机制的设计中，“人-机”之间需要传递的不是动力，而仅仅是检测到的人体运动信息。此时，“人-机”之间的捆绑连接是一种弹性连接，传递的是微小的交互力信息。基于以上所述，公开号为CN104552276A、公开日为2015年4月29日的发明专利公开了一种气动肌肉驱动的外骨骼助力机构，但该文献中没有披露如何使用简单的机械反馈实现全部控制过程的无电化。

发明内容

本发明为解决现有助力机械均是采用电动控制，无法实现机械反馈及全部控制无电话的问题，进而提出一种气动助力装置用上肢结构。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括背部组件、两个肩部组件、两个大臂组件、两个小臂组件和两个腕部组件，每个大臂组件通过一个肩部组件与背部组件相对应的一侧连接，每个大臂组件分别与一个小臂组件连接，每个腕部组件分别与一个小臂组件连接。

进一步的，背部组件包括背部安装板、背轴、两个背部滑槽件和两个背部滑块件，背轴竖直插装在背部安装板的背面，每个背部滑槽件的一端均与背轴连接，每个背部滑槽件上分别安装一个背部滑块件。

进一步的，每个肩部组件包括肩后弯杆、肩前弯杆、肩背连接轴和肩连接轴肩后弯杆的一端通过肩背连接轴与相对应的一个背部滑块件连接，肩前弯杆的一端通过肩连接轴与肩后弯杆的另一端连接。

进一步的，每个大臂组件包括大臂气动肌肉、肩大臂连接件、大臂中间连接块和大臂端部连接件，大臂气动肌肉的一端通过肩大臂连接件与相对应的一个肩前弯杆的另一端铰接，大臂中间连接块安装在大臂气动肌肉的中部，大臂端部连接件安装在大臂气动肌肉的另一端。

进一步的，每个小臂组件包括小臂组成杆件和小臂端部连接件，小臂组成杆件的一端通过小臂端部连接件与相对应的一个大臂端部连接件铰接。

进一步的，每个手腕组件包括手环、手环滑槽件、托板和托板轴，手环滑槽件安装在小臂组成杆件的内侧，托板通过托板轴与小臂组成杆件的另一端连接，手环安装在手环滑槽件的滑槽内。

本发明的有益效果是：1、首次把气动肌肉引入快递助力行业，提高了外骨骼与人体动作的协调性，同时使之具有质量体积小，安全可靠等优点；2、本发明在设计中并没有使用复杂的策略来进行气动肌肉的控制，而是使用较为简单的机械反馈式调节，全部控制过程实现“无电化”。由于气动肌肉本身的特性又使它可以很容易的实现在某一个部位锁死的功能。从而可以有效减轻快递员在工作中最常见的肌肉负担；4、本发明与操作者脚部的脚踏式压缩气体补充装置配合使用。利用了快递员在行走中的重力势能的改变来为储气装置补充气体。原理类似高压气筒，能够将人体重力势能变化而产生的无用功转变为有用功，实现能量的可持续化。同时减少快递员返回气泵处充气的次数，使该装置使用更为方便。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图，图2是图1的俯视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述一种气动装置用上肢结构包括背部组件1、两个肩部组件2、两个大臂组件3、两个小臂组件4和两个腕部组件5，每个大臂组件3通过一个肩部组件2与背部组件1相对应的一侧连接，每个大臂组件3分别与一个小臂组件4连接，每个腕部组件5分别与一个小臂组件4连接。