[实用新型]气动人工肌肉外骨骼装置

说明书

本实用新型涉及一种气动人工肌肉外骨骼装置，包括背架以及由相互固接的第一臂杆和第二臂杆构成的臂杆，所述臂垫设置在第一臂杆上，所述背架的两侧分别设有一个拉力装置；所述拉力装置包括支撑杆和气动人工肌肉，所述第一臂杆和第二臂杆的连接处与支撑杆的顶部铰接，所述支撑杆的底部与背架铰接；所述气动人工肌肉的底部与支撑杆连接，所述气动人工肌肉与第二臂杆连接；两个拉力装置的气动人工肌肉之间通过导气管连通，所述导气管上设有进气阀和排气阀。该装置能够大幅度降低长时间举起重物及重复性动作对人类上肢肌肉与骨骼带来造成的伤害。

技术领域

本实用新型涉及一种气动人工肌肉外骨骼装置，属于上肢外骨骼技术领域。

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，由于各部件往往存在刚度差，可会导致出现引起人体受伤的安全的问题。

发明内容

本实用新型要解决技术问题是：提供一种能够大幅度降低长时间举起重物及重复性动作对人类上肢肌肉与骨骼造成伤害的气动人工肌肉外骨骼装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案是：一种气动人工肌肉外骨骼装置，包括背架和臂杆，所述臂杆上设有用于支撑手臂的臂垫；所述臂杆由相互固接的第一臂杆和第二臂杆构成，所述臂垫设置在第一臂杆上，所述背架的两侧分别设有一个拉力装置；所述拉力装置包括支撑杆和气动人工肌肉，所述第一臂杆和第二臂杆的连接处与支撑杆的顶部铰接，所述支撑杆的底部与背架铰接；所述气动人工肌肉的底部与支撑杆连接，所述气动人工肌肉与第二臂杆连接；两个拉力装置的气动人工肌肉之间通过导气管连通，所述导气管上设有进气阀和排气阀。优选的，所述支撑杆的长度可调，从而可以适用不同身高的穿戴者。

气动人工肌肉为现有技术，可由外部提供的压缩空气驱动作推拉动作，其过程就像人体的肌肉运动，它可以提供很大的力量，而重量却比较小。气动人工肌肉会在达到推拉极限时自动制动，不会突破预定的范围。

本实用新型在使用时，佩戴者将两个手臂固定到臂垫上，调整角度使两气动人工肌肉分别位于人体的两手臂后侧；然后使用打气筒或气泵将气动人工肌肉内部气压调至合适，气动人工肌肉产生的助力通过臂杆作用于人的手臂，通过可调支撑杆下部的球形关节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，可以通过充气或排气调整气缸内部气压，从而改变助力的大小。

本实用新型通过气动人工肌肉对臂杆产生的力提供缓冲，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，具有安全系数高，减负效果好，助力支持大，人机融合，运动灵活方便等优点，尤其在长时间的举手抬臂工作的时候，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有着明显的减负效果，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。

上述技术方案的进一步改进是：所述背架上设有打气筒或电池供电的气泵，所述打气筒或气泵的出气口与所述进气阀连通。这样在使用过程中，可根据需要随时增加气动人工肌肉的气压或者通过排气阀减小气动人工肌肉的气压，从而调整助力大小。